資源簡介

第10講　影響光合作用的因素及其應(yīng)用
[課標(biāo)內(nèi)容]　實驗:探究不同環(huán)境因素對光合作用的影響。
微考點大突破
考點一　探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響
　
　探究光照強度對光合作用強度的影響
(1)實驗原理。
(2)實驗中變量分析。
自變量 不同__________
控制自變量 調(diào)節(jié)__________進(jìn)行控制
因變量 光合作用強度
檢測因變量 同一時間段內(nèi)______________________
對無關(guān)變量進(jìn)行控制 葉片大小、溶液的量等保持一致
(3)實驗流程。
(4)實驗結(jié)論。
在__________范圍內(nèi),光合作用強度隨光照強度的增強而__________。
提醒　①葉片上浮的原因是光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2,釋放O2,使葉肉細(xì)胞間隙充滿了氣體,浮力增大,葉片上浮。
②打孔時要避開大的葉脈,因為其中沒有葉綠體,而且會延長圓形小葉片上浮的時間,影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。
③為確保溶液中CO2含量充足,圓形小葉片可以放入NaHCO3溶液中。
(1)延長光照時間能夠提高光合作用強度。(源自必修1 P105)()
(2)在“探究光照強度對光合作用強度的影響”實驗中,增加光照強度或溫度,都能明顯縮短葉圓片上浮至液面所用的時間。(必修1 P105“探究·實踐”)()
(3)NaHCO3溶液濃度過高會導(dǎo)致葉片上浮緩慢是因為在高濃度的無機鹽溶液中植物細(xì)胞失水。(必修1 P105“探究·實踐”)()
在“探究光照強度對光合作用強度的影響”實驗中,若改用普通燈泡(鎢絲)作為光源,應(yīng)注意什么,怎樣改進(jìn)
答:__________________________________________________________________。
能力　光合作用的影響因素(考查科學(xué)探究)
1.(2022·海南卷,T3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響,將四組等量菠菜葉圓片排氣后,分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中,從燒杯底部給予適宜光照,記錄葉圓片上浮所需時長,結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A.本實驗中,溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量
B.葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率
C.四組實驗中,0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高
D.若在4 ℃條件下進(jìn)行本實驗,則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短
2.(2025·曲靖模擬)利用如圖甲中裝置,在相同條件下分別將綠色植物E、F的葉片制成大小相同的葉圓片,抽出空氣,進(jìn)行光合作用速率測定。圖乙是利用圖甲中裝置測得的數(shù)據(jù)繪制成的坐標(biāo)圖。下列敘述正確的是(　　)
　　　
甲 乙
A.從圖乙可看出,F植物更適合在較強光照下生長
B.光照強度為1 klx時,圖甲裝置中放置植物E的葉圓片進(jìn)行測定時,液滴不移動
C.光照強度為3 klx時,E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生氧氣的速率相等
D.光照強度為6 klx時,圖甲裝置中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短
考點二　影響光合作用的因素及其應(yīng)用
　
1.內(nèi)部因素
(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同),以陰生植物、陽生植物為例,如圖所示。
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶。
(3)葉面積指數(shù)。
2.外部因素
(1)單因子變量對光合作用影響的曲線分析。
①光照強度。
a.原理:光照強度影響__________階段,制約______________的產(chǎn)生,進(jìn)而制約暗反應(yīng)。
b.曲線分析。
②CO2濃度。
a.原理:CO2濃度通過影響__________階段,制約C3的生成來影響光合作用強度。
b.曲線分析。
③溫度。
a.原理:溫度通過影響__________影響光合作用強度。
b.曲線分析。
④水分。
⑤礦質(zhì)元素。
(2)多因子對光合速率的影響。
(1)實驗中測得的O2產(chǎn)生量是植物光合作用實際產(chǎn)生的總O2量。(必修1 P105“旁欄思考”)()
(2)生長于較弱光照條件下的植物,當(dāng)提高CO2濃度時,其光合速率未隨之增加,主要是光反應(yīng)受到限制。(源自必修1 P105)()
(3)干旱條件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是葉片氣孔開放程度降低,CO2的吸收量減少。(源自必修1 P105)()
(4)影響光反應(yīng)的因素不會影響暗反應(yīng)。(必修1 P106“概念檢測”1)()
(5)作物合理間作套種,可充分利用光能,提高單位面積產(chǎn)量。(必修1 P106“拓展應(yīng)用”1)()
(6)在大棚內(nèi)多施農(nóng)家肥有利于提高作物的產(chǎn)量,是因為農(nóng)家肥可以為植物提供大量有機物和CO2。(必修1 P106“拓展應(yīng)用”1)()
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,為提高作物產(chǎn)量,常常進(jìn)行松土、施用有機肥,并適時進(jìn)行澆水等措施。
(1)中耕松土主要是防止土壤板結(jié)而引起光合速率下降,其原因是土壤板結(jié)導(dǎo)致土壤缺氧,根細(xì)胞進(jìn)行__________產(chǎn)生酒精和少量的ATP,一方面會影響根細(xì)胞對__________的吸收,另一方面還會影響根系的生長發(fā)育,從而影響光合作用的進(jìn)行。
(2)在農(nóng)田中施用有機肥益處很多:有機肥中的______________被土壤中的微生物分解成無機物,增加了土壤的肥力;有機肥被分解時釋放出CO2和熱量,增加了大棚內(nèi)的__________,提高了溫度,有利于光合作用的進(jìn)行。
(3)科學(xué)研究表明,在不同光質(zhì)下光合作用的產(chǎn)物也有差異,例如,植物在藍(lán)紫光照射下,其光合作用產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪的含量增加;在紅光照射下,其光合作用產(chǎn)物中糖類的含量會增加,因此在植物工廠中若種植大豆,則最好用__________照射,若種植甘蔗,最好用__________照射。
(4)隨著全球氣候變暖,干旱災(zāi)害時常發(fā)生,因此種植作物時需要及時澆水。干旱對光合作用的影響主要有:
①缺水初期,氣孔開度降低,__________供應(yīng)不足。
②嚴(yán)重缺水時:a.光反應(yīng)產(chǎn)生的______________減少;b.影響植物體內(nèi)與光合作用有關(guān)的酶的活性;c.破壞葉綠體的結(jié)構(gòu),__________含量減少,葉片變黃;d.影響植物體內(nèi)光合產(chǎn)物的運輸,使光合產(chǎn)物在葉片中積累進(jìn)而影響暗反應(yīng)的進(jìn)行。
能力一　光合作用的影響因素(考查科學(xué)思維、社會責(zé)任)
1.(2025·湛江模擬)花生是我國主要的經(jīng)濟和油料作物,小麥套種花生是實現(xiàn)黃淮海地區(qū)糧油均衡增產(chǎn)的主要種植方式。為探明花生從蔭蔽環(huán)境轉(zhuǎn)入自然光照下的光抑制及光保護機制,為小麥套種花生高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù),科研人員進(jìn)行了如下實驗:采用兩種不同透光率的遮陰網(wǎng)模擬50%(S50)和85%(S85)兩種遮光條件,以自然光為對照(C),從花生出苗開始遮陰,40天后解除遮陰并開始進(jìn)行數(shù)據(jù)測定,部分結(jié)果如圖1和圖2所示。請回答下列問題:
圖1
圖2
(1)遮陰棚高1.5 m,東、南、西三面遮陰網(wǎng)距地面30 cm,北面完全敞開,以利通風(fēng)透氣,這樣做的目的是________________________________________。
(2)40天后突然解除遮陰,葉綠體中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值會__________,請據(jù)圖1、2并結(jié)合所學(xué)知識分析,解除遮陰后凈光合速率下降的可能機理是____________________________________________(答2個方面即可)。
(3)長期生長在弱光下的植物葉片具有陰生葉的特點,遮陰解除當(dāng)天突然暴露于強光下后,葉片發(fā)生的光抑制或光破壞嚴(yán)重。植物在長期進(jìn)化過程中,其光合器官形成了一系列抵御強光破壞的光保護機制,如葉片和葉綠體運動相關(guān)的避光機制、非光化學(xué)淬滅機制(NPQ)、PSⅡ損傷修復(fù)、活性氧自由基清除系統(tǒng)、光呼吸途徑等。在NPQ的作用下多余的光能會以熱能的形式散失。該機制的啟動和關(guān)閉特點如圖3所示,其中符號“┥”代表抑制作用。
圖3
圖4
NPQ直接作用于光合作用兩個階段中的__________。由圖3推測,在光照強度以及其他環(huán)境因素均相同的情況下,狀態(tài)③比狀態(tài)①的光合作用強度__________,判斷理由是________________________________________。
(4)科學(xué)研究者研發(fā)了一種轉(zhuǎn)基因煙草(VPZ),相比野生煙草(WT),VPZ在強光轉(zhuǎn)為弱光后NPQ機制關(guān)閉的時間縮短。圖4為分別在恒定光強和波動光強下測得的兩種煙草的CO2最大固定速率。農(nóng)作物一半的光合作用是在有各種陰影時進(jìn)行的。根據(jù)上述信息推斷,同樣環(huán)境條件下VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量__________(填“高”或“低”)。
能力二　光合作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用(考查生命觀念和社會責(zé)任)
2.(2025·佛山調(diào)研)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,人們經(jīng)常采取一定措施,促進(jìn)作物的生長發(fā)育,以達(dá)到增產(chǎn)的目的。下列敘述正確的是(　　)
A.礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,體現(xiàn)了水的流動性
B.給農(nóng)田施加尿素的主要目的是利于作物合成糖類、脂肪等化合物
C.向農(nóng)田中施加農(nóng)家肥,不僅可為作物的光合作用提供CO2,還可為作物的生長提供一定的無機鹽
D.在酸化土壤中,無機鹽多以離子形式存在,有利于農(nóng)作物的生長和發(fā)育
3.(2020·全國卷Ⅰ,T30)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動,促進(jìn)作物的生長發(fā)育,達(dá)到增加產(chǎn)量等目的。回答下列問題:
(1)中耕是指作物生長期中,在植株之間去除雜草并進(jìn)行松土的一項栽培措施,該栽培措施對作物的作用有______________________________________(答出2點即可)。
(2)農(nóng)田施肥的同時,往往需要適當(dāng)澆水,此時澆水的原因是_________________________________(答出1點即可)。
(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長期內(nèi),在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率。現(xiàn)有4種作物,在正常條件下生長能達(dá)到的株高和光飽和點(光合速率達(dá)到最大時所需的光照強度)見表。從提高光能利用率的角度考慮,最適合進(jìn)行間作的兩種作物是______________,選擇這兩種作物的理由是__________。
作　物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光飽和點/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
考點三　光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合運用
　
1.光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系
(1)圖解光合作用與細(xì)胞呼吸過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系。
(2)物質(zhì)方面。
(3)能量方面。
2.辨析總光合速率、凈光合速率與呼吸速率
(1)微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系(以光合速率大于呼吸速率為例)。
(2)深度解讀總光合速率與呼吸速率的關(guān)系。
圖1　光照強度對光合作用速率的影響(假定呼吸速率始終不變)
甲　乙　丙　丁
圖2　葉肉細(xì)胞光合速率與呼吸速率微觀示意圖
①如果圖1的實驗對象是離體的葉肉細(xì)胞,則圖2中的圖甲對應(yīng)的是圖1中的__________,圖乙對應(yīng)圖1中的__________,圖丙對應(yīng)圖1中的__________,圖丁對應(yīng)圖1中的__________。
②如果圖1的實驗對象是葉片或者植株,則圖1中的A點、B點、C點分別對應(yīng)圖2中的圖__________、圖__________和圖__________。
③如果實驗對象是離體的葉綠體,則圖1__________(填“能”或“不能”)表示光照強度對其光合速率的影響,原因是__________________________________________________________________。
(3)從語言文字中辨析。
總(真正)光合速率 凈(表觀)光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “從環(huán)境(容器)中吸收”或“環(huán)境(容器)中減少”的CO2量 黑暗中釋放的CO2量
“產(chǎn)生”或“制造”的O2量 “釋放至環(huán)境(容器)中”或“環(huán)境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量
“產(chǎn)生”“合成”或“制造”的有機物的量 “積累”“增加”或“凈產(chǎn)生”的有機物的量 黑暗中消耗的有機物的量
提醒　①總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
②光合作用消耗的CO2量=從環(huán)境中吸收的CO2量+呼吸釋放的CO2量。
③光合作用產(chǎn)生的O2量=釋放到環(huán)境中的O2量+呼吸作用消耗的O2量。
3.測定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
(1)“液滴移動法”——測定裝置中O2的變化。
提醒　物理誤差的校正:為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應(yīng)設(shè)置對照實驗,即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實驗,根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進(jìn)行校正。
(2)“半葉法”——測定光合作用有機物的產(chǎn)生量。
將葉片一半遮光、一半曝光,遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強度值,曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表凈光合作用強度值,最后計算真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進(jìn)行特殊處理,以防止有機物的運輸。
(3)“黑白瓶法”——測定溶氧量的變化。
①從某一水層取樣,裝入若干個等體積黑瓶和白瓶中,并分別測得初始溶氧量。
②把黑、白瓶懸于原水深處。
③一段時間后,分別測出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。
④計算。
a.“黑瓶”不透光,測定的是______________;“白瓶”給予光照,測定的是______________。
b.在有初始值的情況下,黑瓶中O2的減少量(或CO2的增加量)為有氧呼吸量;白瓶中_______________________________為凈光合作用量;二者之和為__________。
c.在沒有初始值的情況下,___________________=總光合作用量。
4.自然環(huán)境與密閉環(huán)境中一晝夜內(nèi)光合速率曲線的比較
能力一　光合速率與凈光合速率的關(guān)系及測定(考查科學(xué)思維)
1.(2021·北京卷,T3)將某種植物置于高溫環(huán)境(HT)下生長一定時間后,測定HT植株和生長在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率,結(jié)果如圖。由圖不能得出的結(jié)論是(　　)
A.兩組植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃時兩組植株的真正(總)光合速率相等
C.50 ℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能
D.HT植株表現(xiàn)出對高溫環(huán)境的適應(yīng)性
2.(2025·濟南模擬)光補償點為植物的光合速率等于呼吸速率時對應(yīng)的光照強度;光飽和點為植物的光合速率剛達(dá)到最大時對應(yīng)的光照強度。在一定濃度的CO2、適宜溫度及不同光照條件下,科研人員測得甲、乙兩種水稻的光合速率變化情況如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A.光照強度為1千勒克司時,甲、乙兩種水稻的真正光合速率相等
B.在各自光補償點時,乙水稻的光合速率為甲水稻的光合速率的1.5倍
C.未達(dá)到各自光飽和點時,影響甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2濃度
D.在各自光補償點時,甲、乙水稻葉肉細(xì)胞消耗的CO2量與產(chǎn)生的CO2量相等
能力二　光合速率與呼吸速率的綜合應(yīng)用(考查科學(xué)思維)
3.(2020·海南卷,T21)在晴朗無云的夏日,某生物興趣小組測定了一種蔬菜葉片光合作用強度的日變化,結(jié)果如圖。回答下列問題:
(1)據(jù)圖分析,與10時相比,7時蔬菜的光合作用強度低,此時,主要的外界限制因素是______________;從10時到12時,該蔬菜的光合作用強度__________。
(2)為探究如何提高該蔬菜光合作用強度,小組成員將菜地分成A、B兩塊,10~14時在A菜地上方遮陽,B菜地不遮陽,其他條件相同。測得該時段A菜地蔬菜的光合作用強度比B菜地的高,主要原因是____________________________________________。
(3)小組成員又將相同條件的C菜地的上方和四周用遮陽網(wǎng)全部覆蓋,測得棚內(nèi)溫度比B菜地高,一段時間后比較B、C兩塊菜地的蔬菜產(chǎn)量。與B菜地相比,C菜地蔬菜產(chǎn)量低,從光合作用和呼吸作用的原理分析,原因是__________________________________________________________________。
(必修1 P106“拓展應(yīng)用”1)如圖是在夏季晴朗的白天,某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線圖并回答下列問題:
(1)7~10時的光合作用強度不斷增強的原因是________________________________________。
(2)10~12時左右的光合作用強度明顯減弱的原因是____________________________________________。
(3)14~17時的光合作用強度不斷下降的原因是____________________。
4.(2024·安徽卷,T16)為探究基因OsNAC對光合作用的影響,研究人員在相同條件下種植某品種水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突變體(KO)及OsNAC過量表達(dá)株(OE),測定了灌漿期旗葉(位于植株最頂端)凈光合速率和葉綠素含量,結(jié)果見表。回答下列問題:
凈光合速率 (μmol·m-2·s-1) 葉綠素含量 (mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗葉從外界吸收1分子CO2與核酮糖 1,5 二磷酸結(jié)合,在特定酶作用下形成2分子3 磷酸甘油酸;在有關(guān)酶的作用下,3 磷酸甘油酸接受______________釋放的能量并被還原,隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為______________________。
(2)與WT相比,實驗組KO與OE的設(shè)置分別采用了自變量控制中的__________、__________(填科學(xué)方法)。
(3)據(jù)表可知,OsNAC過量表達(dá)會使旗葉凈光合速率__________。為進(jìn)一步探究該基因的功能,研究人員測定了旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達(dá)量、蔗糖含量及單株產(chǎn)量,結(jié)果如圖。
結(jié)合圖表,分析OsNAC過量表達(dá)會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因:①____________________________________________;
②____________________________________________。
微真題重體悟
　
1.(2023·湖北卷,T11)高溫是制約世界糧食安全的因素之一,高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1 ℃,水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%~8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因,下列敘述錯誤的是(　　)
A.呼吸作用變強,消耗大量養(yǎng)分
B.光合作用強度減弱,有機物合成減少
C.蒸騰作用增強,植物易失水發(fā)生萎蔫
D.葉綠素降解,光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少
2.(2022·北京卷,T2)光合作用強度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如圖。據(jù)圖分析不能得出 (　　)
A.低于最適溫度時,光合速率隨溫度升高而升高
B.在一定的范圍內(nèi),CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高
C.CO2濃度為200 μL·L-1時,溫度對光合速率影響小
D.10 ℃條件下,光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高
3.(2022·廣東卷,T18)研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)10天后(圖a),測定相關(guān)指標(biāo)(圖b),探究遮陰比例對植物的影響。
圖a
圖b
回答下列問題:
(1)結(jié)果顯示,與A組相比,C組葉片葉綠素含量__________,原因可能是____________________________________________。
(2)比較圖b中B1與A組指標(biāo)的差異,并結(jié)合B2相關(guān)數(shù)據(jù),推測B組的玉米植株可能會積累更多的__________,因而生長更快。
(3)某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長更快的研究結(jié)果,作出該條件可能會提高作物產(chǎn)量的推測,由此設(shè)計了初步實驗方案進(jìn)行探究:
實驗材料:選擇前期__________一致、生長狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。
實驗方法:按圖a所示的條件,分A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗,每組30株;其中以__________為對照,并保證除__________外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。
結(jié)果統(tǒng)計:比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。
分析討論:如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立,下一步探究實驗的思路是____________________________________________。
4.(2024·黑吉遼卷,T21)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應(yīng)形成C3;當(dāng)CO2/O2比值低時,C5也能與O2反應(yīng)形成C2等化合物。C2在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體中經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中主要物質(zhì)變化如圖1。
在葉綠體中:C5+CO22C3 ①
C5+O2C3+C2 ②
在線粒體中:2C2+NAD+C3+CO2+NADH+H+ ③
[注]　C2表示不同種類的二碳化合物,C3也類似。
圖1
光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放,且整體上是消耗能量的過程。回答下列問題:
(1)反應(yīng)①是______________過程。
(2)與光呼吸不同,以葡萄糖為反應(yīng)物的有氧呼吸產(chǎn)生NADH的場所是______________和______________。
(3)我國科學(xué)家將改變光呼吸的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物野生型植株(WT),得到轉(zhuǎn)基因株系1和2,測定凈光合速率,結(jié)果如圖2、圖3。圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環(huán)境外,還可來自__________和__________(填生理過程)。7~10時株系1和2與WT凈光合速率逐漸產(chǎn)生差異,原因是_______________________________________________。據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)__________(填“能”或“不能”)計算出株系1的總光合速率,理由是________________________________________。
(4)結(jié)合上述結(jié)果分析,選擇轉(zhuǎn)基因株系1進(jìn)行種植,產(chǎn)量可能更具優(yōu)勢,判斷的依據(jù)是____________________________________________。
圖2
圖3
第10講　影響光合作用的因素及其應(yīng)用
微考點·大突破
考點一
實驗基礎(chǔ)
(2)光照強度　光源與燒杯的距離　葉片浮起數(shù)量
(3)黑暗　CO2　圓形小葉片浮起的數(shù)量
(4)一定光照強度　增強
教材基礎(chǔ)辨析
　(1)×　(2)×　(3)√
教材素材拓展
　提示　若改用普通燈泡作為光源應(yīng)注意燈泡發(fā)熱造成的溫度變化對實驗的影響,應(yīng)在燈泡和光源之間加一玻璃水柱進(jìn)行隔溫處理
能力提升
1.B　解析　本實驗的目的是探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響,自變量是NaHCO3濃度,溫度、光照等屬于無關(guān)變量,應(yīng)保持相同且適宜,A項錯誤;葉圓片通過光合作用釋放氧氣的速率越大,葉圓片上浮所需時間越短,B項正確;四組實驗中,0.5%NaHCO3溶液中葉圓片上浮平均時長最長,表明該組實驗的葉圓片光合速率最低,C項錯誤;若將溫度從適宜溫度降低到4 ℃,則與光合作用相關(guān)的酶的活性降低,導(dǎo)致光合速率降低,各組葉圓片上浮所需時長均會延長,D項錯誤。
2.D　解析　由題圖乙可知,F植物葉圓片的光補償點和光飽和點都比E低,所以E植株更適合在較強光照下生長,A項錯誤;光照強度為1 klx時,E植物葉圓片的呼吸速率大于光合速率,題圖甲裝置中E植物葉圓片會吸收裝置中的氧氣,使液滴左移,B項錯誤;光照強度為3 klx時,E、F兩種植物葉圓片的凈光合強度相等,但E植物葉圓片的呼吸作用強度大于F植物葉圓片,故光照強度為3 klx時,E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生氧氣的速率不相等,C項錯誤;光照強度為6 klx時,E植物葉圓片凈光合作用強度大于F植物葉圓片的凈光合作用強度,故此光照強度下,E植物葉圓片釋放的氧氣多,題圖甲裝置中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短,D項正確。
考點二
教材解讀
1.(1)高于　(2)增大
2.(1)①a.光反應(yīng)　ATP和NADPH　②a.暗反應(yīng)　③a.酶的活性
(2)提高
教材基礎(chǔ)辨析
　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
教材素材拓展
　提示　(1)無氧呼吸　無機鹽　(2)有機物　CO2濃度　(3)藍(lán)紫光　紅光　(4)①CO2　②a.O2、ATP、NADPH　c.葉綠素
能力提升
1.答案　(1)為了給植物進(jìn)行光合作用提供充足的CO2　(2)增大　解除遮陰后,活性氧自由基的產(chǎn)生速率增大,光抑制增強,光合速率下降,從而導(dǎo)致凈光合速率降低　(3)暗反應(yīng)　弱　NPQ抑制二氧化碳的利用,暗反應(yīng)速率減小　(4)高
解析　(1)通風(fēng)透氣是為了給植物進(jìn)行光合作用提供充足的CO2。(2)40天后突然解除遮陰,光照增強促進(jìn)光合作用光反應(yīng)階段,有利于葉綠體中NADP+轉(zhuǎn)化為NADPH、ADP轉(zhuǎn)化為ATP,葉綠體中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值會增大。根據(jù)題圖1、題圖2可以看出,解除遮陰后,活性氧自由基的產(chǎn)生速率增大,凈光合速率降低,據(jù)此推測,活性氧自由基的產(chǎn)生速率增大促進(jìn)光抑制增強,光合速率下降,從而導(dǎo)致凈光合速率降低。(3)據(jù)題圖3分析,晴天轉(zhuǎn)多云,NPQ機制關(guān)閉緩慢,NPQ會抑制二氧化碳的利用,二氧化碳參與光合作用中的暗反應(yīng)過程,因此NPQ直接作用于光合作用兩個階段中的暗反應(yīng)階段。由于NPQ抑制二氧化碳的利用,暗反應(yīng)速率減小,進(jìn)而導(dǎo)致光合速率減小,所以狀態(tài)③比狀態(tài)①的光合作用強度弱。(4)據(jù)題圖4分析,波動光強下VPZ的二氧化碳最大固定速率大于WT,且由于農(nóng)作物一半的光合作用是在有各種陰影時進(jìn)行的(即光照強度是波動的),因此同樣環(huán)境條件下VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量高。
2.C　解析　農(nóng)田施肥的同時,往往需要適當(dāng)澆水,此時澆水的主要原因是肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,體現(xiàn)了水的功能,即水是良好的溶劑,A項錯誤;給農(nóng)田施加尿素的主要目的是利于作物合成蛋白質(zhì)、核酸、ATP等含氮化合物,糖類的元素組成一般是C、H、O,脂肪的元素組成是C、H、O,不含N,B項錯誤;向農(nóng)田中施加農(nóng)家肥,農(nóng)家肥中的有機物可被土壤微生物分解成二氧化碳和無機鹽,故其不僅可以為作物的光合作用提供CO2,還可以為作物的生長提供一定的無機鹽,C項正確;酸化土壤會影響作物根細(xì)胞的代謝活動,不利于農(nóng)作物的生長和發(fā)育,D項錯誤。
3.答案　(1)減少雜草對水分、礦質(zhì)元素和光的競爭;增加土壤氧氣含量,促進(jìn)根系的呼吸作用　(2)肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　(3)A和C　作物A光飽和點高且長得高,可利用上層光照進(jìn)行光合作用;作物C光飽和點低且長得矮,與作物A間作后,能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用
解析　(1)中耕時去除雜草可降低作物與雜草之間在光照、水分、礦質(zhì)元素等方面的競爭;中耕時松土可增加土壤氧氣含量,利于根的呼吸,從而促進(jìn)根對礦質(zhì)元素的吸收。(2)礦質(zhì)元素通常以離子的形式被作物根系吸收,故施肥的同時適當(dāng)澆水,使肥料中的礦質(zhì)元素溶解在水中,可促進(jìn)根對礦質(zhì)元素的吸收。(3)為提高光能利用率,進(jìn)行間作的兩種作物應(yīng)該一高一矮,其中較高的作物利用上層較強的光照,故要求光飽和點較高,如作物A;另一種作物植株較矮,利用下層較弱的光照,故要求光飽和點較低,如作物C。
考點三
教材解讀
1.(2)C6H12O6　H2O　NADPH　[H]　(3)NADPH　ATP
2.(2)①A點　AB段(不含A、B兩點)　B點以后(不含B點)　B點
②甲　丙　丙　③不能　葉綠體不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸,因此光照強度為0時其CO2吸收量應(yīng)為0,光照強度大于0時其CO2吸收量應(yīng)大于0
3.(3)④a.有氧呼吸量　凈光合作用量　b.O2的增加量(或CO2的減少量)　總光合作用量　c.白瓶中測得的現(xiàn)有量-黑瓶中測得的現(xiàn)有量
能力提升
1.B　解析　CO2吸收速率代表凈光合速率,而總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。35 ℃時兩組植株的凈光合速率相等,但呼吸速率未知,故35 ℃時兩組植株的真正(總)光合速率無法比較,B項符合題意。
2.B　解析　真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率,由題圖可知,在光照強度為1千勒克司時,甲處于光的補償點,因此甲水稻的真正光合速率為10 mg/(100 cm2葉·小時),此時乙的光合速率小于呼吸速率,因此乙水稻的真正光合速率為5 mg/(100 cm2葉·小時),A項錯誤;光合速率與呼吸速率相等時的光照強度即為光補償點,據(jù)題圖可知,在各自光補償點時,甲水稻光合速率為10 mg/(100 cm2葉·小時),乙水稻光合速率為15 mg/(100 cm2葉·小時),乙水稻光合速率為甲水稻光合速率的1.5倍,B項正確;未達(dá)到各自光飽和點時,影響甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照強度,C項錯誤;光補償點為植物光合速率等于呼吸速率時的光照強度,此時甲、乙水稻葉肉細(xì)胞消耗的CO2量等于整個植株所有細(xì)胞產(chǎn)生的CO2量,即甲、乙水稻葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率,D項錯誤。
3.答案　(1)光照強度　降低　(2)B菜地光照強度過高,溫度上升,導(dǎo)致蔬菜氣孔關(guān)閉,二氧化碳吸收受阻,光合作用速率降低　(3)C菜地的溫度上升,光合作用有關(guān)酶活性下降,細(xì)胞呼吸有關(guān)酶活性增加,C菜地的凈光合作用降低,產(chǎn)量下降,因此C菜地的蔬菜產(chǎn)量低于B菜地
解析　(1)光合作用在一定范圍內(nèi)隨光照強度的增加而增加,與10時相比,7時光照強度弱,此時,影響光合作用的主要因素是光照強度,從10時到12時,分析題圖可知,光合作用強度在降低。(2)光合作用在一定范圍內(nèi)隨光照強度的增加而增加,當(dāng)光照強度持續(xù)增加的同時溫度上升,會使蔬菜部分氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致蔬菜從外界吸收二氧化碳受阻,暗反應(yīng)受到限制,光合作用強度降低。(3)當(dāng)溫度升高后,與光合作用有關(guān)的酶會由于溫度過高而活性降低,光合作用強度降低,呼吸作用有關(guān)酶的最適溫度高于光合作用有關(guān)酶的最適溫度,呼吸速率上升,最終導(dǎo)致凈光合速率降低,蔬菜的有機物積累減少,產(chǎn)量降低。
回源教材　提示　(1)光照強度逐漸增大　(2)此時溫度很高,導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉,CO2進(jìn)入葉片組織受阻,致使光合作用暗反應(yīng)受到限制
(3)光照強度不斷減弱
4.答案　(1)ATP和NADPH　核酮糖 1,5 二磷酸(C5)和淀粉等
(2)減法原理　加法原理　(3)增大　①與WT組相比,OE組葉綠素含量較高,增加了對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換,光反應(yīng)增強,促進(jìn)旗葉光合作用　②與WT組相比,OE組旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達(dá)量較高,可以及時將更多的光合產(chǎn)物(蔗糖)向外運出,從而促進(jìn)旗葉的光合作用速率
解析　(1)暗反應(yīng)中1分子CO2與核酮糖 1,5 二磷酸結(jié)合,在特定酶作用下形成2分子3 磷酸甘油酸,在有關(guān)酶的作用下,3 磷酸甘油酸接受ATP和NADPH釋放的能量并被還原,隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為糖類等有機物。(2)與野生型(WT)相比,實驗組OsNAC敲除突變體(KO)與OsNAC過量表達(dá)株(OE)的設(shè)置分別采用了自變量控制中的減法原理和加法原理。(3)據(jù)題表可知,與野生型相比,OsNAC過量表達(dá)株(OE)的凈光合速率更高;結(jié)合題中圖表分析,OsNAC過量表達(dá)會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因:提高旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達(dá)量,從而使旗葉中蔗糖含量降低;提高旗葉中葉綠素的含量,促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行,進(jìn)而促進(jìn)暗反應(yīng)合成更多的有機物。
微真題·重體悟
1.D　解析　呼吸作用的最適溫度高于光合作用,氣溫升高,植物呼吸作用增強,消耗的有機物增多,造成農(nóng)作物減產(chǎn),A項正確;溫度升高,可能導(dǎo)致光合作用相關(guān)酶的活性降低,光合作用強度減弱,有機物合成減少,B項正確;溫度升高,蒸騰作用增強,植物易失水萎蔫,從而影響正常的生命活動,造成減產(chǎn),C項正確;據(jù)題干信息可知,高溫使葉片變黃、變褐,推測高溫導(dǎo)致葉綠素降解,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP減少,NADH是在細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的,D項錯誤。
2.D　解析　由題圖可知,當(dāng)CO2濃度一定時,在一定溫度范圍內(nèi),光合速率隨著溫度的升高而升高,達(dá)到最適溫度時,光合速率達(dá)到最大值,之后光合速率隨溫度的升高而降低,A項不符合題意;由題圖可知,當(dāng)CO2濃度為200 μL·L-1時,光合作用最適溫度在20~30 ℃,當(dāng)CO2濃度為370 μL·L-1時,光合作用最適溫度約為30 ℃,當(dāng)CO2濃度為1 000 μL·L-1時,光合作用最適溫度大于30 ℃,故在一定的范圍內(nèi),CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高,B項不符合題意;當(dāng)CO2濃度為200 μL·L-1時,光合速率曲線隨溫度的升高變化幅度較小,即溫度對光合速率影響小,C項不符合題意;10 ℃時,CO2濃度從200 μL·L-1上升到370 μL·L-1時,光合速率有所提高,但當(dāng)CO2濃度從370 μL·L-1上升到1 000 μL·L-1時,光合速率基本不變,故不能判斷10 ℃條件下,光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高,D項符合題意。
3.答案　(1)高　遮陰條件下植物合成較多的葉綠素
(2)糖類等有機物　(3)光照條件　A組　遮陰比例　探究提高作物產(chǎn)量的最適遮陰比例
解析　(1)分析題圖b結(jié)果可知,培養(yǎng)10天后,C組葉片葉綠素含量比A組高,原因可能是遮陰條件下植物合成較多的葉綠素,以盡可能地吸收光能。(2)分析題圖b可知,B組的玉米植株平均葉綠素含量為(5.3+3.9)/2=4.6(mg·dm-2),平均凈光合速率為(20.5+7.0)/2=13.75(μmol CO2·m-2·s-1),兩項數(shù)據(jù)B組均高于A組,推測B組可能會積累更多的糖類等有機物,因而生長更快。(3)分析題意可知,該實驗?zāi)康氖翘骄緽組條件下是否能提高作物產(chǎn)量。該實驗自變量為玉米遮陰程度,因變量為作物產(chǎn)量,可用籽粒重量表示。實驗設(shè)計應(yīng)遵循對照原則、單一變量原則、等量原則等,無關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜。若遮陰50%能提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立,則下一步探究的實驗思路是探究提高作物產(chǎn)量的最適遮陰比例。
4.答案　(1)CO2的固定　(2)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)　線粒體基質(zhì)
(3)光呼吸　呼吸作用　7~10時,隨著光照強度的增加,株系1和2由于轉(zhuǎn)入了改變光呼吸的相關(guān)基因,導(dǎo)致光呼吸速率降低,光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放,且整體上是消耗能量的過程　不能　總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,由題圖不能得出株系1的呼吸速率
(4)相同光照強度和CO2濃度下,與株系2和WT相比,轉(zhuǎn)基因株系1的凈光合速率較高,積累有機物較多
解析　(1)反應(yīng)①C5和CO2在酶R的作用下生成C3,是CO2的固定過程。(2)有氧呼吸的第一階段和第二階段產(chǎn)生NADH,場所分別為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)。(3)由題圖1可知,光呼吸過程可以產(chǎn)生CO2;結(jié)合教材知識可知,有氧呼吸第二階段也可以產(chǎn)生CO2,故題圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環(huán)境外,還可來自光呼吸和有氧呼吸。根據(jù)題中信息“我國科學(xué)家將改變光呼吸的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物野生型植株(WT),得到轉(zhuǎn)基因株系1和2”推測,7~10時,株系1和2與WT凈光合速率逐漸產(chǎn)生差異是株系1和2與WT的光呼吸速率存在差異導(dǎo)致的,再結(jié)合題干信息“光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放,且整體上是消耗能量的過程”推測,株系1和2轉(zhuǎn)入了改變光呼吸的相關(guān)基因,7~10時,隨著光照強度的增加,株系1和2的光呼吸速率降低,凈光合速率增強。總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,根據(jù)題圖3無法推出株系1的呼吸速率,故據(jù)題圖3中的數(shù)據(jù)不能計算出株系1的總光合速率。(4)由題圖2和題圖3可以看出,在相同光照強度和CO2濃度下,與株系2和WT相比,株系1的凈光合速率較高,積累的有機物較多,故選擇株系1進(jìn)行種植,產(chǎn)量可能更具優(yōu)勢。(共109張PPT)
第10講
第二單元　細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
影響光合作用的因素及其應(yīng)用
課
標(biāo)
內(nèi)
容
實驗：探究不同環(huán)境因素對光合作用的影響。
微考點 大突破
內(nèi)容
索引
微真題 重體悟
考點一　探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響
考點二　影響光合作用的因素及其應(yīng)用
考點三　光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合運用
考點一　探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響
微考點/大突破
第一部分
探究光照強度對光合作用強度的影響
(1)實驗原理。
(2)實驗中變量分析。
自變量 不同__________
控制自變量 調(diào)節(jié)__________________進(jìn)行控制
因變量 光合作用強度
檢測因變量 同一時間段內(nèi)________________
對無關(guān)變量進(jìn)行控制 葉片大小、溶液的量等保持一致
光照強度
光源與燒杯的距離
葉片浮起數(shù)量
(3)實驗流程。
黑暗
CO2
圓形小葉片浮起的數(shù)量
(4)實驗結(jié)論。
在________________范圍內(nèi)，光合作用強度隨光照強度的增強而________。
一定光照強度
增強
提醒　①葉片上浮的原因是光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，釋放O2，使葉肉細(xì)胞間隙充滿了氣體，浮力增大，葉片上浮。
②打孔時要避開大的葉脈，因為其中沒有葉綠體，而且會延長圓形小葉片上浮的時間，影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。
③為確保溶液中CO2含量充足，圓形小葉片可以放入NaHCO3溶液中。
教材基礎(chǔ)辨析
(1)延長光照時間能夠提高光合作用強度。(源自必修1 P105)( )
(2)在“探究光照強度對光合作用強度的影響”實驗中，增加光照強度或溫度，都能明顯縮短葉圓片上浮至液面所用的時間。(必修1 P105
“探究·實踐”)( )
(3)NaHCO3溶液濃度過高會導(dǎo)致葉片上浮緩慢是因為在高濃度的無機鹽溶液中植物細(xì)胞失水。(必修1 P105“探究·實踐”)( )
×
×
√
教材素材拓展
在“探究光照強度對光合作用強度的影響”實驗中，若改用普通燈泡
(鎢絲)作為光源，應(yīng)注意什么，怎樣改進(jìn)
答：_______________________________________________________
______________________________________________________。
若改用普通燈泡作為光源應(yīng)注意燈泡發(fā)熱造成的溫度變化對實驗的影響，應(yīng)在燈泡和光源之間加一玻璃水柱進(jìn)行隔溫處理
能力　光合作用的影響因素(考查科學(xué)探究)
1.(2022·海南卷，T3)某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A.本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量
B.葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率
C.四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高
D.若在4 ℃條件下進(jìn)行本實驗，則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短
本實驗的目的是探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，自變量是NaHCO3濃度，溫度、光照等屬于無關(guān)變量，應(yīng)保持相同且適宜，A項錯誤；葉圓片通過光合作用釋放氧氣的速率越大，葉圓片上浮所需時間越短，B項正確；四組實驗中，0.5%NaHCO3溶液中葉圓片上浮平均時長最長，表明該組實驗的葉圓片光合速率最低，C項錯誤；若將溫度從適宜溫度降低到4 ℃，則與光合作用相關(guān)的酶的活性降低，導(dǎo)致光合速率降低，各組葉圓片上浮所需時長均會延長，D項錯誤。
解析
2.(2025·曲靖模擬)利用如圖甲中裝置，在相同條件下分別將綠色植物E、F的葉片制成大小相同的葉圓片，抽出空氣，進(jìn)行光合作用速率測定。圖乙是利用圖甲中裝置測得的數(shù)據(jù)繪制成的坐標(biāo)圖。下列敘述正確的是( )
A.從圖乙可看出，F(xiàn)植物更適合在較強光照下生長
B.光照強度為1 klx時，圖甲裝置中放置植物E的葉圓片進(jìn)行測定時，液滴不移動
C.光照強度為3 klx時，E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生氧氣的速率相等
D.光照強度為6 klx時，圖甲裝置中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短
由題圖乙可知，F(xiàn)植物葉圓片的光補償點和光飽和點都比E低，所以E植株更適合在較強光照下生長，A項錯誤；光照強度為1 klx時,
E植物葉圓片的呼吸速率大于光合速率，題圖甲裝置中E植物葉圓片會吸收裝置中的氧氣，使液滴左移，B項錯誤；光照強度為3 klx時，E、F兩種植物葉圓片的凈光合強度相等，但E植物葉圓片的呼吸作用強度大于F植物葉圓片，故光照強度為3 klx時，E、F
解析
兩種植物的葉圓片產(chǎn)生氧氣的速率不相等，C項錯誤；光照強度為6 klx時，E植物葉圓片凈光合作用強度大于F植物葉圓片的凈光合作用強度，故此光照強度下，E植物葉圓片釋放的氧氣多，題圖甲裝置中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短，D項正確。
解析
考點二　影響光合作用的因素及其應(yīng)用
微考點/大突破
第一部分
1.內(nèi)部因素
(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)，以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示。
高于
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶。
增大
(3)葉面積指數(shù)。
2.外部因素
(1)單因子變量對光合作用影響的曲線分析。
①光照強度。
a.原理：光照強度影響________階段，制約__________________的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)。
光反應(yīng)
ATP和NADPH
b.曲線分析。
②CO2濃度。
a.原理：CO2濃度通過影響________階段，制約C3的生成來影響光合作用強度。
暗反應(yīng)
b.曲線分析。
③溫度。
a.原理：溫度通過影響__________影響光合作用強度。
b.曲線分析。
酶的活性
④水分。
⑤礦質(zhì)元素。
(2)多因子對光合速率的影響。
提高
教材基礎(chǔ)辨析
(1)實驗中測得的O2產(chǎn)生量是植物光合作用實際產(chǎn)生的總O2量。(必修1 P105“旁欄思考”)( )
(2)生長于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要是光反應(yīng)受到限制。(源自必修1 P105)( )
(3)干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少。(源自必修1 P105)( )
×
√
√
(4)影響光反應(yīng)的因素不會影響暗反應(yīng)。(必修1 P106“概念檢測”1)
( )
(5)作物合理間作套種，可充分利用光能，提高單位面積產(chǎn)量。(必修1 P106“拓展應(yīng)用”1)( )
(6)在大棚內(nèi)多施農(nóng)家肥有利于提高作物的產(chǎn)量，是因為農(nóng)家肥可以為植物提供大量有機物和CO2。(必修1 P106“拓展應(yīng)用”1)( )
×
√
×
教材素材拓展
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為提高作物產(chǎn)量，常常進(jìn)行松土、施用有機肥，并適時進(jìn)行澆水等措施。
(1)中耕松土主要是防止土壤板結(jié)而引起光合速率下降，其原因是土壤板結(jié)導(dǎo)致土壤缺氧，根細(xì)胞進(jìn)行____________產(chǎn)生酒精和少量的ATP，一方面會影響根細(xì)胞對________的吸收，另一方面還會影響根系的生長發(fā)育，從而影響光合作用的進(jìn)行。
無氧呼吸
無機鹽
(2)在農(nóng)田中施用有機肥益處很多：有機肥中的__________被土壤中的微生物分解成無機物，增加了土壤的肥力；有機肥被分解時釋放出CO2和熱量，增加了大棚內(nèi)的__________，提高了溫度，有利于光合作用的進(jìn)行。
(3)科學(xué)研究表明，在不同光質(zhì)下光合作用的產(chǎn)物也有差異，例如，植物在藍(lán)紫光照射下，其光合作用產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪的含量增加;在紅光照射下，其光合作用產(chǎn)物中糖類的含量會增加，因此在植物工廠中若種植大豆，則最好用__________照射，若種植甘蔗，最好用________照射。
有機物
CO2濃度
藍(lán)紫光
紅光
(4)隨著全球氣候變暖，干旱災(zāi)害時常發(fā)生，因此種植作物時需要及時澆水。干旱對光合作用的影響主要有：
①缺水初期，氣孔開度降低，________供應(yīng)不足。
②嚴(yán)重缺水時：a.光反應(yīng)產(chǎn)生的__________________________減少；b.影響植物體內(nèi)與光合作用有關(guān)的酶的活性；c.破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)，__________含量減少，葉片變黃；d.影響植物體內(nèi)光合產(chǎn)物的運輸，使光合產(chǎn)物在葉片中積累進(jìn)而影響暗反應(yīng)的進(jìn)行。
CO2
O2、ATP、NADPH
葉綠素
能力一　光合作用的影響因素(考查科學(xué)思維、社會責(zé)任)
1.(2025·湛江模擬)花生是我國主要的經(jīng)濟和油料作物，小麥套種花生是實現(xiàn)黃淮海地區(qū)糧油均衡增產(chǎn)的主要種植方式。為探明花生從蔭蔽環(huán)境轉(zhuǎn)入自然光照下的光抑制及光保護機制，為小麥套種花生高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)，科研人員進(jìn)行了如下實驗：采用兩種不同透光率的遮陰網(wǎng)模擬50%(S50)和85%(S85)兩種遮光條件，以自然光為對照(C)，從花生出苗開始遮陰，40天后解除遮陰并開始進(jìn)行數(shù)據(jù)測定，部分結(jié)果如圖1和圖2所示。請回答下列問題：
(1)遮陰棚高1.5 m，東、南、西三面遮陰網(wǎng)距地面30 cm，北面完全敞開，以利通風(fēng)透氣，這樣做的目的是_________________________
______________。
為了給植物進(jìn)行光合作用提供充足的CO2
(2)40天后突然解除遮陰，葉綠體中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值會________，請據(jù)圖1、2并結(jié)合所學(xué)知識分析，解除遮陰后凈光合速率下降的可能機理是______________________________________
______________________________________________________ (答2個方面即可)。
增大
解除遮陰后，活性氧自由基的產(chǎn)生速率增大，光抑制增強，光合速率下降，從而導(dǎo)致凈光合速率降低
(3)長期生長在弱光下的植物葉片具有陰生葉的特點，遮陰解除當(dāng)天突然暴露于強光下后，葉片發(fā)生的光抑制或光破壞嚴(yán)重。植物在長期進(jìn)化過程中，其光合器官形成了一系列抵御強光破壞的光保護機制，如葉片和葉綠體運動相關(guān)的避光機制、非光化學(xué)淬滅機制(NPQ)、PSⅡ損傷修復(fù)、活性氧自由基清除系統(tǒng)、光呼吸途徑等。在NPQ的作用下多余的光能會以熱能的形式散失。該機制的啟動和關(guān)閉特點如圖3所示，其中符號“┥”代表抑制作用。
NPQ直接作用于光合作用兩個階段中的__________。由圖3推測，在光照強度以及其他環(huán)境因素均相同的情況下，狀態(tài)③比狀態(tài)①的光合作用強度________，判斷理由是_____________________________
______________。
暗反應(yīng)
弱
NPQ抑制二氧化碳的利用，暗反應(yīng)速率減小
(4)科學(xué)研究者研發(fā)了一種轉(zhuǎn)基因煙草(VPZ)，相比野生煙草(WT)，VPZ在強光轉(zhuǎn)為弱光后NPQ機制關(guān)閉的時間縮短。圖4為分別在恒定光強和波動光強下測得的兩種煙草的CO2最大固定速率。農(nóng)作物一半的光合作用是在有各種陰影時進(jìn)行的。根據(jù)上述信息推斷，同樣環(huán)境條件下VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量________(填“高”或“低”)。
高
(1)通風(fēng)透氣是為了給植物進(jìn)行光合作用提供充足的CO2。(2)40天后突然解除遮陰，光照增強促進(jìn)光合作用光反應(yīng)階段，有利于葉綠體中NADP+轉(zhuǎn)化為NADPH、ADP轉(zhuǎn)化為ATP，葉綠體中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值會增大。根據(jù)題圖1、題圖2可以看出，解除遮陰后，活性氧自由基的產(chǎn)生速率增大，凈光合速率降低，據(jù)此推測，活性氧自由基的產(chǎn)生速率增大促進(jìn)光抑制增強,光合速率下降，從而導(dǎo)致凈光合速率降低。(3)據(jù)題圖3分析，晴天轉(zhuǎn)多云，NPQ機制關(guān)閉緩慢，NPQ會抑制二氧化碳的利用，二
解析
氧化碳參與光合作用中的暗反應(yīng)過程，因此NPQ直接作用于光合作用兩個階段中的暗反應(yīng)階段。由于NPQ抑制二氧化碳的利用，暗反應(yīng)速率減小，進(jìn)而導(dǎo)致光合速率減小，所以狀態(tài)③比狀態(tài)①的光合作用強度弱。(4)據(jù)題圖4分析，波動光強下VPZ的二氧化碳最大固定速率大于WT，且由于農(nóng)作物一半的光合作用是在有各種陰影時進(jìn)行的(即光照強度是波動的)，因此同樣環(huán)境條件下VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量高。
解析
能力二　光合作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用(考查生命觀念和社會責(zé)任)
2.(2025·佛山調(diào)研)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們經(jīng)常采取一定措施，促進(jìn)作物的生長發(fā)育，以達(dá)到增產(chǎn)的目的。下列敘述正確的是(　　)
A.礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，體現(xiàn)了水的流動性
B.給農(nóng)田施加尿素的主要目的是利于作物合成糖類、脂肪等化合物
C.向農(nóng)田中施加農(nóng)家肥，不僅可為作物的光合作用提供CO2，還可為作物的生長提供一定的無機鹽
D.在酸化土壤中，無機鹽多以離子形式存在，有利于農(nóng)作物的生長和發(fā)育
農(nóng)田施肥的同時，往往需要適當(dāng)澆水，此時澆水的主要原因是肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，體現(xiàn)了水的功能，即水是良好的溶劑，A項錯誤；給農(nóng)田施加尿素的主要目的是利于作物合成蛋白質(zhì)、核酸、ATP等含氮化合物，糖類的元素組成一般是C、H、O，脂肪的元素組成是C、H、O，不含N,
B項錯誤；向農(nóng)田中施加農(nóng)家肥，農(nóng)家肥中的有機物可被土壤微
解析
生物分解成二氧化碳和無機鹽，故其不僅可以為作物的光合作用提供CO2，還可以為作物的生長提供一定的無機鹽，C項正確；酸化土壤會影響作物根細(xì)胞的代謝活動，不利于農(nóng)作物的生長和發(fā)育，D項錯誤。
解析
3.(2020·全國卷Ⅰ，T30)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動，促進(jìn)作物的生長發(fā)育，達(dá)到增加產(chǎn)量等目的。回答下列問題：
(1)中耕是指作物生長期中，在植株之間去除雜草并進(jìn)行松土的一項栽培措施，該栽培措施對作物的作用有_________________________
_____________________________________________(答出2點即可)。
(2)農(nóng)田施肥的同時，往往需要適當(dāng)澆水，此時澆水的原因是_______
__________________________________________(答出1點即可)。
減少雜草對水分、礦質(zhì)元素和光的競爭；增加土壤氧氣含量，促進(jìn)根系的呼吸作用
肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率。現(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長能達(dá)到的株高和光飽和點(光合速率達(dá)到最大時所需的光照強度)見表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)行間作的兩種作物是_______，選擇這兩種作物的理由是__________________________
_____________________________________________________________________________________________________。
作　物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光飽和點/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
A和C
作物A光飽和點高且長得高，可利用上層光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點低且長得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用
(1)中耕時去除雜草可降低作物與雜草之間在光照、水分、礦質(zhì)元素等方面的競爭；中耕時松土可增加土壤氧氣含量，利于根的呼吸，從而促進(jìn)根對礦質(zhì)元素的吸收。(2)礦質(zhì)元素通常以離子的形式被作物根系吸收，故施肥的同時適當(dāng)澆水，使肥料中的礦質(zhì)元素溶解在水中，可促進(jìn)根對礦質(zhì)元素的吸收。(3)為提高光能利用率，進(jìn)行間作的兩種作物應(yīng)該一高一矮，其中較高的作物利用上層較強的光照，故要求光飽和點較高，如作物A；另一種作物植株較矮，利用下層較弱的光照，故要求光飽和點較低，如作物C。
解析
考點三　光合作用與細(xì)胞呼吸的綜合運用
微考點/大突破
第一部分
1.光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系
(1)圖解光合作用與細(xì)胞呼吸過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系。
(2)物質(zhì)方面。
C6H12O6
H2O
NADPH
[H]
(3)能量方面。
NADPH
ATP
2.辨析總光合速率、凈光合速率與呼吸速率
(1)微觀辨析總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系(以光合速率大于呼吸速率為例)。
(2)深度解讀總光合速率與呼吸速率的關(guān)系。
①如果圖1的實驗對象是離體的葉肉細(xì)胞，則圖2中的圖甲對應(yīng)的是圖1中的_______，圖乙對應(yīng)圖1中的______________________，圖丙對應(yīng)圖1中的____________________，圖丁對應(yīng)圖1中的________。
②如果圖1的實驗對象是葉片或者植株，則圖1中的A點、B點、C點分別對應(yīng)圖2中的圖________、圖________和圖________。
A點
AB段(不含A、B兩點)
B點以后(不含B點)
B點
甲
丙
丙
③如果實驗對象是離體的葉綠體，則圖1________(填“能”或“不能”)表示光照強度對其光合速率的影響，原因是_____________________
________________________________________________________________________________。
不能
葉綠體不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，因此光照強度為0時其CO2吸收量應(yīng)為0，光照強度大于0時其CO2吸收量應(yīng)大于0
(3)從語言文字中辨析。
總(真正)光合速率 凈(表觀)光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “從環(huán)境(容器)中吸收”或“環(huán)境(容器)中減少”的CO2量 黑暗中釋放的CO2量
“產(chǎn)生”或“制造”的O2量 “釋放至環(huán)境(容器)中”或“環(huán)境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量
“產(chǎn)生”“合成”或“制造”的有機物的量 “積累”“增加”或“凈產(chǎn)生”的有機物的量 黑暗中消耗的有機物的量
提醒　①總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
②光合作用消耗的CO2量=從環(huán)境中吸收的CO2量+呼吸釋放的CO2量。
③光合作用產(chǎn)生的O2量=釋放到環(huán)境中的O2量+呼吸作用消耗的O2量。
3.測定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
(1)“液滴移動法”——測定裝置中O2的變化。
提醒　物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實驗，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實驗，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進(jìn)行校正。
(2)“半葉法”——測定光合作用有機物的產(chǎn)生量。
將葉片一半遮光、一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強度值，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表凈光合作用強度值，最后計算真正光合作用強度值。需要注意的是該種方法在實驗之前需對葉片進(jìn)行特殊處理，以防止有機物的運輸。
(3)“黑白瓶法”——測定溶氧量的變化。
①從某一水層取樣，裝入若干個等體積黑瓶和白瓶中，并分別測得初始溶氧量。
②把黑、白瓶懸于原水深處。
③一段時間后，分別測出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。
④計算。
a.“黑瓶”不透光，測定的是____________；“白瓶”給予光照，測定的是________________。
b.在有初始值的情況下，黑瓶中O2的減少量(或CO2的增加量)為有氧呼吸量；白瓶中_____________________________為凈光合作用量；二者之和為________________。
c.在沒有初始值的情況下，____________________________________
_____=總光合作用量。
有氧呼吸量
凈光合作用量
O2的增加量(或CO2的減少量)
總光合作用量
白瓶中測得的現(xiàn)有量-黑瓶中測得的現(xiàn)有量
4.自然環(huán)境與密閉環(huán)境中一晝夜內(nèi)光合速率曲線的比較
能力一　光合速率與凈光合速率的關(guān)系及測定(考查科學(xué)思維)
1.(2021·北京卷，T3)將某種植物置于高溫環(huán)境(HT)下生長一定時間后，測定HT植株和生長在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率，結(jié)果如圖。由圖不能得出的結(jié)論是(　　)
A.兩組植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃時兩組植株的真正(總)光合速率相等
C.50 ℃時HT植株能積累有機物而CT植株不能
D.HT植株表現(xiàn)出對高溫環(huán)境的適應(yīng)性
CO2吸收速率代表凈光合速率，而總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。35 ℃時兩組植株的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃時兩組植株的真正(總)光合速率無法比較，B項符合題意。
解析
2.(2025·濟南模擬)光補償點為植物的光合速率等于呼吸速率時對應(yīng)的光照強度；光飽和點為植物的光合速率剛達(dá)到最大時對應(yīng)的光照強度。在一定濃度的CO2、適宜溫度及不同光照條件下，科研人員測得甲、乙兩種水稻的光合速率變化情況如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.光照強度為1千勒克司時，甲、乙兩種水稻的真正光合速率相等
B.在各自光補償點時，乙水稻的光合速率為甲水稻的光合速率的1.5倍
C.未達(dá)到各自光飽和點時，影響甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2濃度
D.在各自光補償點時，甲、乙水稻葉肉細(xì)胞消耗的CO2量與產(chǎn)生的CO2量相等
真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率，由題圖可知，在光照強度為1千勒克司時，甲處于光的補償點，因此甲水稻的真正光合速率為10 mg/(100 cm2葉·小時)，此時乙的光合速率小于呼吸速率，因此乙水稻的真正光合速率為5 mg/(100 cm2葉·小時)，A項錯誤;光合速率與呼吸速率相等時的光照強度即為光補償點，據(jù)題圖可知，在各自光補償點時，甲水稻光合速率為10 mg/(100 cm2葉·小時)，乙水稻光合速率為15 mg/(100 cm2葉·小時)，乙水稻光合速
解析
率為甲水稻光合速率的1.5倍，B項正確；未達(dá)到各自光飽和點時,影響甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照強度，C項錯誤；光補償點為植物光合速率等于呼吸速率時的光照強度，此時甲、乙水稻葉肉細(xì)胞消耗的CO2量等于整個植株所有細(xì)胞產(chǎn)生的CO2量，即甲、乙水稻葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率，D項錯誤。
解析
能力二　光合速率與呼吸速率的綜合應(yīng)用(考查科學(xué)思維)
3.(2020·海南卷，T21)在晴朗無云的夏日，某生物興趣小組測定了一種蔬菜葉片光合作用強度的日變化，結(jié)果如圖。回答下列問題：
(1)據(jù)圖分析，與10時相比，7時蔬菜的光合作用強度低，此時，主要的外界限制因素是____________；從10時到12時，該蔬菜的光合作用強度________。
(2)為探究如何提高該蔬菜光合作用強度，小組成員將菜地分成A、B兩塊，10~14時在A菜地上方遮陽，B菜地不遮陽，其他條件相同。測得該時段A菜地蔬菜的光合作用強度比B菜地的高，主要原因是_____________________________________________________________________________________。
光照強度
降低
B菜地光照強度過高，溫度上升，導(dǎo)致蔬菜氣孔關(guān)閉，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低
(3)小組成員又將相同條件的C菜地的上方和四周用遮陽網(wǎng)全部覆蓋，測得棚內(nèi)溫度比B菜地高，一段時間后比較B、C兩塊菜地的蔬菜產(chǎn)量。與B菜地相比，C菜地蔬菜產(chǎn)量低，從光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是_____________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
C菜地的溫度上升，光合作用有關(guān)酶活性下降，細(xì)胞呼吸有關(guān)酶活性增加，C菜地的凈光合作用降低，產(chǎn)量下降，因此C菜地的蔬菜產(chǎn)量低于B菜地
(1)光合作用在一定范圍內(nèi)隨光照強度的增加而增加，與10時相比,
7時光照強度弱，此時，影響光合作用的主要因素是光照強度，從10時到12時，分析題圖可知，光合作用強度在降低。(2)光合作用在一定范圍內(nèi)隨光照強度的增加而增加，當(dāng)光照強度持續(xù)增加的同時溫度上升，會使蔬菜部分氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致蔬菜從外界吸收二氧化碳受阻，暗反應(yīng)受到限制，光合作用強度降低。(3)當(dāng)溫度升
解析
高后，與光合作用有關(guān)的酶會由于溫度過高而活性降低，光合作用強度降低，呼吸作用有關(guān)酶的最適溫度高于光合作用有關(guān)酶的最適溫度，呼吸速率上升，最終導(dǎo)致凈光合速率降低，蔬菜的有機物積累減少，產(chǎn)量降低。
解析
(必修1 P106“拓展應(yīng)用”1)如圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線圖并回答下列問題：
(1)7~10時的光合作用強度不斷增強的原因是_________________。
(2)10~12時左右的光合作用強度明顯減弱的原因是______________
____________________________________________________________________。
(3)14~17時的光合作用強度不斷下降的原因是_________________。
光照強度逐漸增大
此時溫度很高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2進(jìn)入葉片組織受阻，致使光合作用暗反應(yīng)受到限制
光照強度不斷減弱
4.(2024·安徽卷，T16)為探究基因OsNAC對光合作用的影響，研究人員在相同條件下種植某品種水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突變體(KO)及OsNAC過量表達(dá)株(OE)，測定了灌漿期旗葉(位于植株最頂端)凈光合速率和葉綠素含量，結(jié)果見表。回答下列問題：
凈光合速率(μmol·m-2·s-1) 葉綠素含量(mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗葉從外界吸收1分子CO2與核酮糖-1，5-二磷酸結(jié)合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有關(guān)酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受________________釋放的能量并被還原，隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為_________________________________。
(2)與WT相比，實驗組KO與OE的設(shè)置分別采用了自變量控制中的___________、___________(填科學(xué)方法)。
ATP和NADPH
核酮糖-1，5-二磷酸(C5)和淀粉等
減法原理
加法原理
(3)據(jù)表可知，OsNAC過量表達(dá)會使旗葉凈光合速率________。為進(jìn)一步探究該基因的功能，研究人員測定了旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達(dá)量、蔗糖含量及單株產(chǎn)量，結(jié)果如圖。
增大
結(jié)合圖表，分析OsNAC過量表達(dá)會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因：①________________________________________________
___________________________________________________；
②________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
與WT組相比，OE組葉綠素含量較高，增加了對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換，光反應(yīng)增強，促進(jìn)旗葉光合作用
與WT組相比，OE組旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達(dá)量較高，可以及時將更多的光合產(chǎn)物(蔗糖)向外運出，從而促進(jìn)旗葉的光合作用速率
(1)暗反應(yīng)中1分子CO2與核酮糖-1，5-二磷酸結(jié)合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸，在有關(guān)酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受ATP和NADPH釋放的能量并被還原，隨后在葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為糖類等有機物。(2)與野生型(WT)相比，實驗組OsNAC敲除突變體(KO)與OsNAC過量表達(dá)株(OE)的設(shè)置分別采用了自變量控制中的減法原理和加法原理。(3)據(jù)題表可知，與野生型相比，OsNAC
解析
過量表達(dá)株(OE)的凈光合速率更高；結(jié)合題中圖表分析，OsNAC過量表達(dá)會使旗葉凈光合速率發(fā)生相應(yīng)變化的原因：提高旗葉中編碼蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的相對表達(dá)量，從而使旗葉中蔗糖含量降低；提高旗葉中葉綠素的含量，促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而促進(jìn)暗反應(yīng)合成更多的有機物。
解析
微真題/重體悟
第二部分
1.(2023·湖北卷，T11)高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發(fā)現(xiàn)平均氣溫每升高1 ℃，水稻、小麥等作物減產(chǎn)約3%~8%。關(guān)于高溫下作物減產(chǎn)的原因，下列敘述錯誤的是(　　)
A.呼吸作用變強，消耗大量養(yǎng)分
B.光合作用強度減弱，有機物合成減少
C.蒸騰作用增強，植物易失水發(fā)生萎蔫
D.葉綠素降解，光反應(yīng)生成的NADH和ATP減少
呼吸作用的最適溫度高于光合作用，氣溫升高，植物呼吸作用增強，消耗的有機物增多，造成農(nóng)作物減產(chǎn)，A項正確；溫度升高,可能導(dǎo)致光合作用相關(guān)酶的活性降低，光合作用強度減弱，有機物合成減少，B項正確；溫度升高，蒸騰作用增強，植物易失水萎蔫，從而影響正常的生命活動，造成減產(chǎn)，C項正確；據(jù)題干信息可知，高溫使葉片變黃、變褐，推測高溫導(dǎo)致葉綠素降解，光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP減少，NADH是在細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的，D項錯誤。
解析
2.(2022·北京卷，T2)光合作用強度受環(huán)境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關(guān)系如圖。據(jù)圖分析不能得出(　　)
A.低于最適溫度時，光合速率隨溫度升高而升高
B.在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高
C.CO2濃度為200 μL·L-1時，溫度對光合速率影響小
D.10 ℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高
由題圖可知，當(dāng)CO2濃度一定時，在一定溫度范圍內(nèi)，光合速率隨著溫度的升高而升高，達(dá)到最適溫度時，光合速率達(dá)到最大值,之后光合速率隨溫度的升高而降低，A項不符合題意；由題圖可知，當(dāng)CO2濃度為200 μL·L-1時，光合作用最適溫度在20~30 ℃，當(dāng)CO2濃度為370 μL·L-1時，光合作用最適溫度約為30 ℃，當(dāng)CO2濃度為1 000 μL·L-1時，光合作用最適溫度大于30 ℃，故在一定的范圍內(nèi)，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高，B項不
解析
符合題意；當(dāng)CO2濃度為200 μL·L-1時，光合速率曲線隨溫度的升高變化幅度較小，即溫度對光合速率影響小，C項不符合題意;
10 ℃時，CO2濃度從200 μL·L-1上升到370 μL·L-1時，光合速率有所提高，但當(dāng)CO2濃度從370 μL·L-1上升到1 000 μL·L-1時，光合速率基本不變，故不能判斷10 ℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續(xù)提高，D項符合題意。
解析
3.(2022·廣東卷，T18)研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養(yǎng)10天后(圖a)，測定相關(guān)指標(biāo)(圖b)，探究遮陰比例對植物的影響。
回答下列問題：
(1)結(jié)果顯示，與A組相比，C組葉片葉綠素含量________，原因可能是___________________________________。
(2)比較圖b中B1與A組指標(biāo)的差異，并結(jié)合B2相關(guān)數(shù)據(jù)，推測B組的玉米植株可能會積累更多的________________，因而生長更快。
高
遮陰條件下植物合成較多的葉綠素
糖類等有機物
(3)某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長更快的研究結(jié)果，作出該條件可能會提高作物產(chǎn)量的推測，由此設(shè)計了初步實驗方案進(jìn)行探究：
實驗材料：選擇前期___________一致、生長狀態(tài)相似的某玉米品種幼苗90株。
光照條件
實驗方法：按圖a所示的條件，分A、B、C三組培養(yǎng)玉米幼苗，每組30株；其中以________為對照，并保證除___________外其他環(huán)境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒重量。
結(jié)果統(tǒng)計：比較各組玉米的平均單株產(chǎn)量。
分析討論：如果提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立，下一步探究實驗的思路是___________________________________。
A組
遮陰比例
探究提高作物產(chǎn)量的最適遮陰比例
(1)分析題圖b結(jié)果可知，培養(yǎng)10天后，C組葉片葉綠素含量比A組高，原因可能是遮陰條件下植物合成較多的葉綠素，以盡可能地吸收光能。(2)分析題圖b可知，B組的玉米植株平均葉綠素含量為(5.3+3.9)/2=4.6(mg·dm-2)，平均凈光合速率為(20.5+7.0)/2=13.75
(μmol CO2·m-2·s-1)，兩項數(shù)據(jù)B組均高于A組，推測B組可能會積累更多的糖類等有機物，因而生長更快。(3)分析題意可知，該
解析
實驗?zāi)康氖翘骄緽組條件下是否能提高作物產(chǎn)量。該實驗自變量為玉米遮陰程度，因變量為作物產(chǎn)量，可用籽粒重量表示。實驗設(shè)計應(yīng)遵循對照原則、單一變量原則、等量原則等，無關(guān)變量應(yīng)保持相同且適宜。若遮陰50%能提高玉米產(chǎn)量的結(jié)論成立，則下一步探究的實驗思路是探究提高作物產(chǎn)量的最適遮陰比例。
解析
4.(2024·黑吉遼卷，T21)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應(yīng)形成C3；當(dāng)CO2/O2比值低時，C5也能與O2反應(yīng)形成C2等化合物。C2在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體中經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中主要物質(zhì)變化如圖1。
在葉綠體中：C5+CO2 2C3 ①
C5+O2 C3+C2 ②
在線粒體中：2C2+NAD+ C3+CO2+NADH+H+ ③
[注]　C2表示不同種類的二碳化合物，C3也類似。
圖1
酶R
酶R
酶
光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程。回答下列問題：
(1)反應(yīng)①是____________過程。
(2)與光呼吸不同，以葡萄糖為反應(yīng)物的有氧呼吸產(chǎn)生NADH的場所是____________和____________。
CO2的固定
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
線粒體基質(zhì)
(3)我國科學(xué)家將改變光呼吸的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物野生型植株(WT)，得到轉(zhuǎn)基因株系1和2，測定凈光合速率，結(jié)果如圖2、圖3。圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環(huán)境外，還可來自_______和__________(填生理過程)。7~10時株系1和2與WT凈光合速率逐漸產(chǎn)生差異，原因是___________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________。據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)______(填“能”或“不能”)計算出株系1的總光合速率，理由是_______
_________________________________________________________。
光呼吸
呼吸作用
7~10時，隨著光照強度的增加，株系1和2由于轉(zhuǎn)入了改變光呼吸的相關(guān)基因，導(dǎo)致光呼吸速率降低，光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程
不能
總光合速率=凈光合速率+呼吸速率，由題圖不能得出株系1的呼吸速率
(4)結(jié)合上述結(jié)果分析，選擇轉(zhuǎn)基因株系1進(jìn)行種植，產(chǎn)量可能更具優(yōu)勢，判斷的依據(jù)是________________________________________
___________________________________________________。
相同光照強度和CO2濃度下，與株系2和WT相比，轉(zhuǎn)基因株系1的凈光合速率較高，積累有機物較多
(1)反應(yīng)①C5和CO2在酶R的作用下生成C3，是CO2的固定過程。(2)有氧呼吸的第一階段和第二階段產(chǎn)生NADH，場所分別為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)。(3)由題圖1可知，光呼吸過程可以產(chǎn)生CO2；結(jié)合教材知識可知，有氧呼吸第二階段也可以產(chǎn)生CO2，故題圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環(huán)境外，還可來自光呼吸和有氧呼吸。根據(jù)題中信息“我國科學(xué)家將改變光呼吸
解析
的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物野生型植株(WT)，得到轉(zhuǎn)基因株系1和2”推測，7~10時，株系1和2與WT凈光合速率逐漸產(chǎn)生差異是株系1和2與WT的光呼吸速率存在差異導(dǎo)致的，再結(jié)合題干信息“光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程”推測，株系1和2轉(zhuǎn)入了改變光呼吸的相關(guān)基因，7~10時，隨著光照強度的增加，株系1和2的光呼吸速率降低，凈光合速率增強。總光合速
解析
率=凈光合速率+呼吸速率，根據(jù)題圖3無法推出株系1的呼吸速率,故據(jù)題圖3中的數(shù)據(jù)不能計算出株系1的總光合速率。(4)由題圖2和題圖3可以看出，在相同光照強度和CO2濃度下，與株系2和WT相比，株系1的凈光合速率較高，積累的有機物較多，故選擇株系1進(jìn)行種植，產(chǎn)量可能更具優(yōu)勢。
解析課時微練(十)　影響光合作用的因素及其應(yīng)用
　
一、選擇題:本題共10小題,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的
1.(2021·湖南卷,T7)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A.弱光條件下植物沒有O2的釋放,說明未進(jìn)行光合作用
B.在暗反應(yīng)階段,CO2不能直接被還原
C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗,葉片的光合速率會暫時下降
D.合理密植和增施有機肥能提高農(nóng)作物的光合作用強度
2.(2021·遼寧卷,T2)植物工廠是通過光調(diào)控和通風(fēng)控溫等措施進(jìn)行精細(xì)管理的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),常采用無土栽培技術(shù)。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A.可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強度
B.應(yīng)保持培養(yǎng)液與植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同
C.合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量
D.適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度
3.研究人員測定某植物某白天凈光合速率的變化,結(jié)果如圖。下列分析正確的是(　　)
A.在6時,葉肉細(xì)胞中合成ATP的細(xì)胞器只有線粒體
B.11~13時部分氣孔關(guān)閉,葉綠體中C3的含量減少
C.一天中,葉肉細(xì)胞內(nèi)有機物積累最多的時刻是15時
D.在18時,線粒體內(nèi)膜產(chǎn)生的CO2全部被葉綠體內(nèi)的類囊體固定
4.(2025·湖北聯(lián)考)夏季大棚種植,人們經(jīng)常在傍晚這樣做:①延長2小時人工光照;②熄燈后打開門和所有通風(fēng)口半小時以上;③關(guān)上門和通風(fēng)口。對于上述做法的生物學(xué)原理,下列分析錯誤的是(　　)
A.①能延長光合作用時間,可以提高有機物的制造量
B.②起到降氧、降溫、降濕度的作用,能抑制細(xì)胞呼吸,減少有機物的消耗
C.與①相比,②③可使葉肉細(xì)胞中線粒體的功能有所增強
D.③可使棚內(nèi)CO2濃度增加,從而抑制細(xì)胞呼吸,并對次日的光合作用有利
5.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常施用一定量的無機肥來達(dá)到增產(chǎn)的目的。為了研究無機肥對植物生長發(fā)育的影響,科研小組將無機肥溶于土壤浸出液配制了不同濃度的鹽溶液,利用這些鹽溶液進(jìn)行了相關(guān)實驗,結(jié)果如表。下列說法正確的是(　　)
鹽濃度 /(mmol·L-1) 最大光合速率/[μmol (CO2)·m-2·s-1] 呼吸速率/[μmol (CO2)·m-2·s-1]
0(對照) 31.65 1.44
100(低鹽) 36.59 1.37
500(中鹽) 31.75 1.59
900(高鹽) 14.45 2.63
A.細(xì)胞中大多數(shù)無機鹽以化合物的形式存在
B.植物的呼吸速率是通過根細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量來測定的
C.與對照組相比,植物在低鹽條件下產(chǎn)生和消耗的有機物更多
D.高鹽條件下植物細(xì)胞失水,氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致最大光合速率下降
6.(2025·衡陽檢測)如圖表示植物光合作用速率隨光照強度改變的曲線,下列敘述錯誤的是(　　)
A.若適當(dāng)提高溫度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,則補償點B應(yīng)相應(yīng)地向右移動
B.若增加二氧化碳濃度,B點左移,C點左移,D點向右上方移動
C.D點時,ATP從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)移動
D.若圖為陽生植物,則換為陰生植物,B點向左移動,D點向左下方移動
7.(2025·石家莊模擬)某課外興趣小組的同學(xué)組裝了如圖所示的實驗裝置,以探究光照強度對光合作用速率的影響,其中B液體為CO2緩沖液。下列說法不正確的是(　　)
A.可以改變試管與光源之間的距離或相同距離用不同功率的燈泡照射來控制自變量
B.因變量的檢測指標(biāo)是每分鐘低壓強感應(yīng)器測得的壓強變化
C.若收集儀檢測到的數(shù)據(jù)等于0,則黑藻未進(jìn)行光合作用
D.圖中A撤走后會因溫度的干擾導(dǎo)致誤差變大
8.(2025·湖北模擬)農(nóng)科院為提高溫室黃瓜的產(chǎn)量,對其光合特性進(jìn)行了研究。如圖為7時至17時內(nèi)黃瓜葉片光合作用相關(guān)指標(biāo)的測定結(jié)果,其中凈光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日變化均呈“雙峰”曲線。下列分析正確的是(　　)
A.7時至17時凈光合速率兩次降低的限制因素相同
B.13時葉綠體內(nèi)光反應(yīng)的速率遠(yuǎn)低于暗反應(yīng)的速率
C.7時至17時黃瓜葉片干重變化也呈“雙峰”曲線
D.胞間CO2濃度既受光合速率影響又會影響光合速率
9.不同光質(zhì)對某高等綠色植物光合作用的影響如圖1所示。用不同光質(zhì)及次序組合的單色光處理該植物葉片,檢測氣孔開放程度,結(jié)果如圖2所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A.與紅光照射時相比,藍(lán)光照射時植物的光合速率較大,導(dǎo)致胞間CO2濃度較低
B.藍(lán)光可刺激氣孔開放,其機理可能是藍(lán)光可使保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度升高
C.綠光對藍(lán)光刺激引起的氣孔開放具有促進(jìn)作用,該作用可被藍(lán)光逆轉(zhuǎn)
D.該實驗表明,不同光質(zhì)及次序組合的單色光均會影響植物的光合作用速率
10.(2025·梅州調(diào)研)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多諺語的產(chǎn)生,如①無力不打鐵,無灰不種麥;②兩壟高粱一壟豆,高矮作物雙豐收;③犁地深一寸,等于上層糞;④天黃有雨,苗黃缺肥等。這些都是中國勞動人民在生產(chǎn)實踐中創(chuàng)造的一種特殊語言形式,它們體現(xiàn)了我國勞動人民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的智慧。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A.①中的“灰”主要是指無機鹽,常以離子的形式被小麥吸收
B.②中的“豆”能適應(yīng)弱光,是因為大豆植株中含有較少的葉綠體
C.③的主要原理是增加土壤中氧氣供應(yīng)能促進(jìn)植物對無機鹽的吸收
D.④“苗黃”的可能原因是鎂元素或氮元素缺乏導(dǎo)致的葉綠素含量降低
二、非選擇題
11.(2025·石家莊模擬)植物含葉綠體的細(xì)胞在光照下不但進(jìn)行CO2的同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的反應(yīng),稱為光呼吸。研究發(fā)現(xiàn),光呼吸是由于O2競爭性地結(jié)合卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶Rubisco造成的。Rubisco的底物CO2與O2競爭同一活性位點,互為抑制劑。該酶既能催化C5與CO2反應(yīng),完成光合作用;也能催化C5與O2反應(yīng),產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中生成CO2。如圖表示葉肉細(xì)胞中有關(guān)代謝過程。
(1)綠色植物細(xì)胞中能夠產(chǎn)生CO2的場所是__________________。在較高CO2濃度環(huán)境中,Rubisco所催化的反應(yīng)產(chǎn)物主要是_________。利用提取的Rubisco模擬光合作用暗反應(yīng)過程。構(gòu)建反應(yīng)體系時需加入的供能物質(zhì)有________________。
(2)當(dāng)環(huán)境中CO2與O2含量比值_________(填“偏高”或“偏低”)時,葉片容易發(fā)生光呼吸。已知溫度升高會降低細(xì)胞溶膠中氣體的溶解度,試分析溫度高于某一臨界值時,光呼吸迅速增加的原因是____________________________________________________________________。
(3)從光反應(yīng)和暗反應(yīng)物質(zhì)聯(lián)系的角度分析,高O2濃度條件下,短時間內(nèi)NADPH含量升高的原因是______________________________________________________________________________________________________。
(4)過強的光照會導(dǎo)致光合作用光反應(yīng)產(chǎn)物過剩,對細(xì)胞造成傷害,分析圖中光呼吸過程,推測光呼吸存在的生理意義是_______________________________________________________________________________。
12.(科學(xué)探究)(2020·天津卷,T13)鬼箭錦雞兒(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的常見植物。科研人員分別模擬了溫室效應(yīng)加劇對兩種植物各自生長的影響。研究結(jié)果見圖。
[注]　相對生物量=單株干重/對照組(C1T1)單株干重。
據(jù)圖回答下列問題:
(1)CO2濃度和溫度都會影響光合作用。植物通過光合作用將大氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物,同時將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中的化學(xué)能,體現(xiàn)了植物在生態(tài)系統(tǒng)_________和_________中的重要作用。
(2)本研究中,僅CO2濃度升高對兩種植物的影響分別為_______________________,僅溫度升高對兩種植物的影響分別為___________________________________。
(3)兩個實驗的C2T2組研究結(jié)果表明溫室效應(yīng)加劇對兩種植物各自生長的影響不同。科研人員據(jù)此推測,在群落水平,溫室效應(yīng)加劇可能會導(dǎo)致生活在同一高寒草甸中的這兩種植物比例發(fā)生改變。為驗證該推測是否成立,應(yīng)做進(jìn)一步實驗。請給出簡單的實驗設(shè)計思路:_________________________________________________________________。若推測成立,說明溫室效應(yīng)加劇可能影響群落_______的速度與方向。
課時微練(十)　影響光合作用的因素及其應(yīng)用
1.A　解析　綠色植物在光下可進(jìn)行光合作用,弱光條件下植物沒有O2的釋放,此時光合作用強度可能小于或等于呼吸作用強度,A項錯誤;在光合作用的暗反應(yīng)階段,CO2首先和C5結(jié)合形成C3,然后C3在NADPH和ATP的作用下被還原,B項正確;植物開花期光合作用的產(chǎn)物優(yōu)先供應(yīng)生殖器官的生長,若剪掉部分花穗,光合產(chǎn)物輸出受阻,葉片的光合速率會暫時下降,C項正確;合理密植可為農(nóng)作物提供充足的光照和CO2,增施的有機肥被微生物分解后可為農(nóng)作物提供CO2和無機鹽,二者均能提高農(nóng)作物的光合作用強度,D項正確。
2.B　解析　不同植物對光的波長和光照強度的需求不同,可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強度,A項正確;為保證植物的根能夠正常吸收水分,該系統(tǒng)培養(yǎng)液的濃度應(yīng)小于植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度,B項錯誤;適當(dāng)提高白天的溫度可以提高光合作用強度,讓植物合成更多的有機物,而夜晚適當(dāng)降溫則可以抑制其呼吸作用,使其減少有機物的分解,合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量,C項正確;適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度,進(jìn)而提高光合作用的速率,D項正確。
3.B　解析　在6時光合速率等于呼吸速率,此時葉肉細(xì)胞合成ATP的細(xì)胞器有葉綠體和線粒體,A項錯誤;11~13時部分氣孔關(guān)閉,CO2的吸收減少,則C3的合成減少,而C3的消耗基本不變,則短時間內(nèi)C3的含量減少,B項正確;凈光合速率大于0,有機物積累,則一天中葉肉細(xì)胞內(nèi)有機物積累最多的時刻是18時,C項錯誤;線粒體內(nèi)膜產(chǎn)生的是水,產(chǎn)生CO2的場所在線粒體基質(zhì),且CO2固定的場所在葉綠體基質(zhì),D項錯誤。
4.C　解析　①延長2小時人工光照,能延長光合作用時間,可以提高有機物的制造量,提高光合產(chǎn)量,A項正確;熄燈后植物不再進(jìn)行光合作用,只進(jìn)行呼吸作用,②熄燈后打開門和所有通風(fēng)口半小時以上,可以起到降氧、降溫、降濕度的作用,能抑制細(xì)胞呼吸,減少有機物的消耗,B項正確;③關(guān)上門和通風(fēng)口,棚內(nèi)CO2濃度升高,會抑制細(xì)胞呼吸,且根據(jù)以上分析可知,與①相比,②③可使呼吸作用受抑制,葉肉細(xì)胞中線粒體的功能有所減弱,C項錯誤;③關(guān)上門和通風(fēng)口,棚內(nèi)CO2濃度升高,會抑制細(xì)胞呼吸,并對次日的光合作用有利,D項正確。
5.D　解析　細(xì)胞中的無機鹽主要以離子的形式存在,A項錯誤;植物的呼吸速率應(yīng)該是測定整株植物,即所有細(xì)胞的呼吸速率,而不是只測定根細(xì)胞的呼吸速率,B項錯誤;在低鹽條件下,植物的最大光合速率比對照組大,而呼吸速率比對照組小,產(chǎn)生的有機物更多,而消耗的有機物更少,C項錯誤;高鹽條件下,植物的最大光合速率下降,可能是因為外界溶液的濃度過高,使植物細(xì)胞失水,從而使氣孔關(guān)閉,CO2吸收減少,D項正確。
6.B　解析　B點為光補償點,此時光合作用與呼吸作用強度相等,若適當(dāng)提高溫度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,則補償點B應(yīng)相應(yīng)地向右移動,A項正確;若增加二氧化碳濃度,則光合作用強度增加,B點左移,C點右移,D點向右上方移動,B項錯誤;D點時的光合作用強度最大,其光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì),參與暗反應(yīng)過程中三碳化合物的還原,C項正確;若換為陰生植物,B點向左移動,D點向左下方移動,D項正確。
方法技巧　光(CO2)補償點、飽和點的移動問題
(1)A點:代表呼吸速率,細(xì)胞呼吸增強,A點下移;反之,A點上移。
(2)B點與C點的變化(注:只有橫坐標(biāo)為自變量,其他條件不變)
B點 (補償點) C點 (飽和點)
適當(dāng)增大CO2濃度(光照強度) 左移 右移
適當(dāng)減小CO2濃度(光照強度) 右移 左移
土壤缺Mg2+ 右移 左移
提醒　細(xì)胞呼吸速率增加,其他條件不變時,CO2(或光)補償點應(yīng)右移,反之左移。
(3)D點:代表最大光合速率,若增大光照強度或增大CO2濃度使光合速率增大時,D點向右上方移動;反之,移動方向相反。
7.C　解析　光照強度是自變量,改變試管與光源之間的距離或相同距離用不同功率的燈泡照射可以改變光照強度,A項正確;當(dāng)光照強度發(fā)生了改變,光合作用產(chǎn)生氧氣的速率也發(fā)生變化,內(nèi)部壓強也發(fā)生相應(yīng)變化,所以因變量的檢測指標(biāo)可以是每分鐘低壓強感應(yīng)器測得的壓強變化,B項正確;當(dāng)呼吸作用速率和光合作用速率相等時,收集儀檢測到的數(shù)據(jù)等于0,C項錯誤;A撤走后,光直接照射在試管上,使其內(nèi)液體溫度升高,導(dǎo)致誤差變大,D項正確。
8.D　解析　7時至17時凈光合速率兩次降低的限制因素不同,第一次下降是由于正午出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象,光合速率下降,第二次下降是由于光照減弱,A項錯誤;光反應(yīng)和暗反應(yīng)的速率是協(xié)調(diào)的,不存在光反應(yīng)的速率遠(yuǎn)低于暗反應(yīng)速率的情況,B項錯誤;7時至17時凈光合速率始終大于0,干重不斷增大,C項錯誤;光合速率會影響胞間CO2濃度,同時胞間CO2濃度又會影響光合速率,D項正確。
9.C　解析　與紅光照射時相比,藍(lán)光照射時植物的光合速率、氣孔導(dǎo)度均較大,但胞間二氧化碳濃度較低,推測藍(lán)光照射時植物光合速率較大,導(dǎo)致胞間二氧化碳濃度較低,A項正確。藍(lán)光可刺激氣孔開放,其機理可能是藍(lán)光可使保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度升高。保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度升高,滲透壓升高,保衛(wèi)細(xì)胞吸水,細(xì)胞體積變大,氣孔打開,B項正確。藍(lán)光可刺激氣孔開放,藍(lán)光+綠光組氣孔開放程度低于藍(lán)光組,且藍(lán)光組氣孔開放程度低于藍(lán)光+綠光+藍(lán)光組,說明綠光對藍(lán)光刺激引起的氣孔開放具有抑制作用,但是該作用可被藍(lán)光逆轉(zhuǎn),C項錯誤。由題圖可知,不同光質(zhì)及次序組合的單色光均會影響氣孔開放程度,進(jìn)而會影響植物的光合作用速率,D項正確。
10.B　解析　“灰”通常指含有鉀、磷等元素的無機鹽,無機鹽常以離子形式被植物根系吸收,A項正確;大豆植株能適應(yīng)弱光,不是因為含有較少的葉綠體,而是其光合作用的調(diào)節(jié)機制適應(yīng)了弱光環(huán)境,B項錯誤;犁地深一寸,增加了土壤的透氣性,從而增加了土壤中氧氣供應(yīng),這有利于植物根部細(xì)胞的有氧呼吸,為主動運輸吸收無機鹽提供更多能量,促進(jìn)植物對無機鹽的吸收,C項正確;氮元素和鎂元素都是葉綠素的組成元素,鎂元素或氮元素缺乏會導(dǎo)致葉綠素含量降低,從而使苗呈現(xiàn)黃色,D項正確。
11.答案　(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)　C3(PGA)　ATP和NADPH
(2)偏低　溫度高于臨界值時,細(xì)胞溶膠中CO2溶解度降幅大于O2,CO2/O2比值降低,更有利于光呼吸進(jìn)行　(3)高O2濃度條件下,CO2固定能力減弱,生成的C3減少,C3的還原消耗的NADPH減少,NADPH生成量基本不變,相對含量升高　(4)光呼吸消耗掉過剩的ATP和NADPH,減少對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷,是一種保護機制
解析　(1)綠色植物細(xì)胞可以進(jìn)行有氧呼吸、無氧呼吸(乙醇發(fā)酵)和光呼吸,有氧呼吸產(chǎn)生CO2的場所是線粒體基質(zhì),乙醇發(fā)酵產(chǎn)生CO2的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),光呼吸產(chǎn)生CO2的場所是葉綠體基質(zhì);由題干信息可知,Rubisco既能催化C5與CO2反應(yīng),完成光合作用;也能催化C5與O2反應(yīng),且底物CO2與O2競爭同一活性位點,互為抑制劑,在較高CO2濃度環(huán)境中,Rubisco所催化的反應(yīng)產(chǎn)物主要是C3(PGA);ATP和NADPH用于暗反應(yīng)三碳化合物的還原,故利用提取的Rubisco模擬光合作用暗反應(yīng)過程。構(gòu)建反應(yīng)體系時需加入的供能物質(zhì)是ATP和NADPH。(2)植物含葉綠體的細(xì)胞在光照下不但進(jìn)行CO2的同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的反應(yīng),稱為光呼吸;當(dāng)環(huán)境中CO2與O2含量比值偏低時,葉片容易發(fā)生光呼吸。溫度高于臨界值時,細(xì)胞溶膠中CO2溶解度降幅大于O2,CO2/O2比值降低,更有利于光呼吸進(jìn)行。(3)高O2濃度條件下,CO2固定能力減弱,生成的C3減少,C3的還原消耗的NADPH減少,NADPH生成量基本不變,相對含量升高。(4)分析題意并結(jié)合題圖可知,光呼吸消耗掉過剩的ATP和NADPH,減少對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷,是一種保護機制。
12.答案　(1)物質(zhì)循環(huán)　能量流動　(2)促進(jìn)兩種植物生長　抑制鬼箭錦雞兒生長,促進(jìn)紫羊茅生長　(3)將紫羊茅與鬼箭錦雞兒種在一起,比較溫室效應(yīng)加劇前后相對生物量的變化　演替
解析　(1)題干信息“植物通過光合作用將大氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物”體現(xiàn)了植物在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的重要作用;“將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中的化學(xué)能”體現(xiàn)了植物在生態(tài)系統(tǒng)能量流動中的重要作用。(2)分析題圖,比較常溫條件下,常態(tài)CO2濃度和高CO2濃度條件下兩種植物的相對生物量可知,兩種植物在高CO2濃度條件下相對生物量均比在常態(tài)CO2濃度條件下高,由此可得出僅CO2濃度升高對兩種植物的影響均為促進(jìn)植物生長。比較常態(tài)CO2濃度條件下,常溫和高溫條件下兩種植物的相對生物量可知,鬼箭錦雞兒在高溫條件下的相對生物量比常溫條件下低,可知僅溫度升高會抑制鬼箭錦雞兒的生長,而紫羊茅在高溫條件下的相對生物量比常溫條件下高,可知僅溫度升高會促進(jìn)紫羊茅的生長。(3)分析題圖中的鬼箭錦雞兒實驗和紫羊茅實驗中C2T2組,會發(fā)現(xiàn)鬼箭錦雞兒實驗中的相對生物量與常態(tài)CO2濃度+常溫時的幾乎相同,紫羊茅實驗中的相對生物量卻顯著高于常態(tài)CO2濃度+常溫時的相對生物量。根據(jù)題中信息及高溫與高CO2濃度條件下植物相對生物量的有關(guān)分析可知,若要驗證溫室效應(yīng)加劇可能會導(dǎo)致生活在同一高寒草甸中的這兩種植物比例發(fā)生改變,則可將紫羊茅與鬼箭錦雞兒種在一起,通過升高CO2濃度和溫度,比較溫室效應(yīng)加劇前后兩種植物相對生物量的變化情況。若推測成立,說明溫室效應(yīng)加劇可能影響群落演替的速度與方向。(共40張PPT)
課時微練（十）
影響光合作用的因素
及其應(yīng)用
一、選擇題：本題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的
1.(2021·湖南卷，T7)綠色植物的光合作用是在葉綠體內(nèi)進(jìn)行的一系列能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。下列敘述錯誤的是( )
A.弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進(jìn)行光合作用
B.在暗反應(yīng)階段，CO2不能直接被還原
C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降
D.合理密植和增施有機肥能提高農(nóng)作物的光合作用強度
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綠色植物在光下可進(jìn)行光合作用,弱光條件下植物沒有O2的釋放，此時光合作用強度可能小于或等于呼吸作用強度，A項錯誤；在光合作用的暗反應(yīng)階段，CO2首先和C5結(jié)合形成C3，然后C3在NADPH和ATP的作用下被還原，B項正確；植物開花期光合作用的產(chǎn)物優(yōu)先供應(yīng)生殖器官的生長，若剪掉部分花穗，光合產(chǎn)物輸出受阻，葉片的光合速率會暫時下降，C項正確；合理密植可為農(nóng)作物提供充足的光照和CO2，增施的有機肥被微生物分解后可為農(nóng)作物提供CO2和無機鹽，二者均能提高農(nóng)作物的光合作用強度，D項正確。
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2.(2021·遼寧卷，T2)植物工廠是通過光調(diào)控和通風(fēng)控溫等措施進(jìn)行精細(xì)管理的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，常采用無土栽培技術(shù)。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A.可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強度
B.應(yīng)保持培養(yǎng)液與植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同
C.合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量
D.適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度
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不同植物對光的波長和光照強度的需求不同，可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強度，A項正確；為保證植物的根能夠正常吸收水分，該系統(tǒng)培養(yǎng)液的濃度應(yīng)小于植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度，B項錯誤；適當(dāng)提高白天的溫度可以提高光合作用強度，讓植物合成更多的有機物，而夜晚適當(dāng)降溫則可以抑制其呼吸作用，使其減少有機物的分解，合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量，C項正確；適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度，進(jìn)而提高光合作用的速率，D項正確。
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3.研究人員測定某植物某白天凈光合速率的變化，結(jié)果如圖。下列分析正確的是( )
A.在6時，葉肉細(xì)胞中合成ATP的細(xì)
胞器只有線粒體
B.11~13時部分氣孔關(guān)閉，葉綠體中
C3的含量減少
C.一天中，葉肉細(xì)胞內(nèi)有機物積累
最多的時刻是15時
D.在18時，線粒體內(nèi)膜產(chǎn)生的CO2全部被葉綠體內(nèi)的類囊體固定
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在6時光合速率等于呼吸速率，此時葉肉細(xì)胞合成ATP的細(xì)胞器有葉綠體和線粒體，A項錯誤；11~13時部分氣孔關(guān)閉，CO2的吸收減少，則C3的合成減少，而C3的消耗基本不變，則短時間內(nèi)C3的含量減少，B項正確；凈光合速率大于0，有機物積累，則一天中葉肉細(xì)胞內(nèi)有機物積累最多的時刻是18時，C項錯誤；線粒體內(nèi)膜產(chǎn)生的是水，產(chǎn)生CO2的場所在線粒體基質(zhì)，且CO2固定的場所在葉綠體基質(zhì)，D項錯誤。
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4.(2025·湖北聯(lián)考)夏季大棚種植，人們經(jīng)常在傍晚這樣做：①延長2小時人工光照；②熄燈后打開門和所有通風(fēng)口半小時以上；③關(guān)上門和通風(fēng)口。對于上述做法的生物學(xué)原理，下列分析錯誤的是( )
A.①能延長光合作用時間，可以提高有機物的制造量
B.②起到降氧、降溫、降濕度的作用，能抑制細(xì)胞呼吸，減少有機物的消耗
C.與①相比，②③可使葉肉細(xì)胞中線粒體的功能有所增強
D.③可使棚內(nèi)CO2濃度增加，從而抑制細(xì)胞呼吸，并對次日的光合作用有利
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①延長2小時人工光照，能延長光合作用時間，可以提高有機物的制造量,提高光合產(chǎn)量，A項正確；熄燈后植物不再進(jìn)行光合作用,只進(jìn)行呼吸作用，②熄燈后打開門和所有通風(fēng)口半小時以上，可以起到降氧、降溫、降濕度的作用，能抑制細(xì)胞呼吸，減少有機物的消耗，B項正確；③關(guān)上門和通風(fēng)口，棚內(nèi)CO2濃度升高，會抑制細(xì)胞呼吸，且根據(jù)以上分析可知，與①相比，②③可使呼吸作用受抑制，葉肉細(xì)胞中線粒體的功能有所減弱，C項錯誤；③關(guān)上門和通風(fēng)口，棚內(nèi)CO2濃度升高，會抑制細(xì)胞呼吸，并對次日的光合作用有利，D項正確。
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5.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常施用一定量的無機肥來達(dá)到增產(chǎn)的目的。為了研究無機肥對植物生長發(fā)育的影響，科研小組將無機肥溶于土壤浸出液配制了不同濃度的鹽溶液，利用這些鹽溶液進(jìn)行了相關(guān)實驗，結(jié)果如表。下列說法正確的是( )
鹽濃度 /(mmol·L-1) 最大光合速率/[μmol (CO2)·m-2·s-1] 呼吸速率/[μmol
(CO2)·m-2·s-1]
0(對照) 31.65 1.44
100(低鹽) 36.59 1.37
500(中鹽) 31.75 1.59
900(高鹽) 14.45 2.63
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A.細(xì)胞中大多數(shù)無機鹽以化合物的形式存在
B.植物的呼吸速率是通過根細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量來測定的
C.與對照組相比，植物在低鹽條件下產(chǎn)生和消耗的有機物更多
D.高鹽條件下植物細(xì)胞失水，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致最大光合速率下降
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細(xì)胞中的無機鹽主要以離子的形式存在，A項錯誤；植物的呼吸速率應(yīng)該是測定整株植物，即所有細(xì)胞的呼吸速率，而不是只測定根細(xì)胞的呼吸速率，B項錯誤；在低鹽條件下，植物的最大光合速率比對照組大，而呼吸速率比對照組小，產(chǎn)生的有機物更多，而消耗的有機物更少，C項錯誤；高鹽條件下，植物的最大光合速率下降，可能是因為外界溶液的濃度過高，使植物細(xì)胞失水，從而使氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，D項正確。
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6.(2025·衡陽檢測)如圖表示植物光合作用速率隨光照強度改變的曲線，下列敘述錯誤的是( )
A.若適當(dāng)提高溫度，光合速率的增加值小
于呼吸速率的增加值，則補償點B應(yīng)相應(yīng)
地向右移動
B.若增加二氧化碳濃度，B點左移，C點左
移，D點向右上方移動
C.D點時，ATP從類囊體薄膜向葉綠體基質(zhì)移動
D.若圖為陽生植物，則換為陰生植物，B點向左移動，D點向左下方移動
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B點為光補償點，此時光合作用與呼吸作用強度相等，若適當(dāng)提高溫度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，則補償點B應(yīng)相應(yīng)地向右移動，A項正確；若增加二氧化碳濃度，則光合作用強度增加，B點左移，C點右移，D點向右上方移動，B項錯誤；D點時的光合作用強度最大，其光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)，參與暗反應(yīng)過程中三碳化合物的還原，C項正確；若換為陰生植物，B點向左移動，D點向左下方移動，D項正確。
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光(CO2)補償點、飽和點的移動問題
方法技巧
(1)A點：代表呼吸速率，細(xì)胞呼吸增強，A點下移；反之，A點上移。
(2)B點與C點的變化(注：只有橫坐標(biāo)為自變量，其他條件不變)
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方法技巧
B點(補償點) C點(飽和點)
適當(dāng)增大CO2濃度(光照強度) 左移 右移
適當(dāng)減小CO2濃度(光照強度) 右移 左移
土壤缺Mg2+ 右移 左移
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方法技巧
提醒　細(xì)胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點應(yīng)右移，反之左移。
(3)D點：代表最大光合速率，若增大光照強度或增大CO2濃度使光合速率增大時，D點向右上方移動；反之，移動方向相反。
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7.(2025·石家莊模擬)某課外興趣小組的同學(xué)組裝了如圖所示的實驗裝置，以探究光照強度對光合作用速率的影響，其中B液體為CO2緩沖液。下列說法不正確的是( )
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A.可以改變試管與光源之間的距離或相同距離用不同功率的燈泡照射來控制自變量
B.因變量的檢測指標(biāo)是每分鐘低壓強感應(yīng)器測得的壓強變化
C.若收集儀檢測到的數(shù)據(jù)等于0，則黑藻未進(jìn)行光合作用
D.圖中A撤走后會因溫度的干擾導(dǎo)致誤差變大
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光照強度是自變量，改變試管與光源之間的距離或相同距離用不同功率的燈泡照射可以改變光照強度，A項正確；當(dāng)光照強度發(fā)生了改變，光合作用產(chǎn)生氧氣的速率也發(fā)生變化，內(nèi)部壓強也發(fā)生相應(yīng)變化，所以因變量的檢測指標(biāo)可以是每分鐘低壓強感應(yīng)器測得的壓強變化，B項正確；當(dāng)呼吸作用速率和光合作用速率相等時，收集儀檢測到的數(shù)據(jù)等于0，C項錯誤；A撤走后,光直接照射在試管上,使其內(nèi)液體溫度升高，導(dǎo)致誤差變大，D項正確。
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8.(2025·湖北模擬)農(nóng)科院為提高溫室黃瓜的產(chǎn)量，對其光合特性進(jìn)行了研究。如圖為7時至17時內(nèi)黃瓜葉片光合作用相關(guān)指標(biāo)的測定結(jié)果，其中凈光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日變化均呈“雙峰”曲線。下列分析正確的是( )
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A.7時至17時凈光合速率兩次降低的限制因素相同
B.13時葉綠體內(nèi)光反應(yīng)的速率遠(yuǎn)低于暗反應(yīng)的速率
C.7時至17時黃瓜葉片干重變化也呈“雙峰”曲線
D.胞間CO2濃度既受光合速率影響又會影響光合速率
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7時至17時凈光合速率兩次降低的限制因素不同，第一次下降是由于正午出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象，光合速率下降，第二次下降是由于光照減弱，A項錯誤；光反應(yīng)和暗反應(yīng)的速率是協(xié)調(diào)的，不存在光反應(yīng)的速率遠(yuǎn)低于暗反應(yīng)速率的情況，B項錯誤；7時至17時凈光合速率始終大于0，干重不斷增大，C項錯誤；光合速率會影響胞間CO2濃度，同時胞間CO2濃度又會影響光合速率，D項正確。
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9.不同光質(zhì)對某高等綠色植物光合作用的影響如圖1所示。用不同光質(zhì)及次序組合的單色光處理該植物葉片，檢測氣孔開放程度，結(jié)果如圖2所示。下列敘述錯誤的是( )
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A.與紅光照射時相比，藍(lán)光照射時植物的光合速率較大，導(dǎo)致胞間CO2濃度較低
B.藍(lán)光可刺激氣孔開放，其機理可能是藍(lán)光可使保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度升高
C.綠光對藍(lán)光刺激引起的氣孔開放具有促進(jìn)作用，該作用可被藍(lán)光逆轉(zhuǎn)
D.該實驗表明，不同光質(zhì)及次序組合的單色光均會影響植物的光合作用速率
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與紅光照射時相比，藍(lán)光照射時植物的光合速率、氣孔導(dǎo)度均較大，但胞間二氧化碳濃度較低，推測藍(lán)光照射時植物光合速率較大，導(dǎo)致胞間二氧化碳濃度較低，A項正確。藍(lán)光可刺激氣孔開放，其機理可能是藍(lán)光可使保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度升高。保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度升高，滲透壓升高，保衛(wèi)細(xì)胞吸水，細(xì)胞體積變大，氣孔打開，B項正確。藍(lán)光可刺激氣孔開放，藍(lán)光+綠光組氣孔開放程度低于藍(lán)光組，且藍(lán)光組氣孔開放程度低于藍(lán)光+綠光+
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藍(lán)光組，說明綠光對藍(lán)光刺激引起的氣孔開放具有抑制作用，但是該作用可被藍(lán)光逆轉(zhuǎn)，C項錯誤。由題圖可知，不同光質(zhì)及次序組合的單色光均會影響氣孔開放程度，進(jìn)而會影響植物的光合作用速率，D項正確。
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10.(2025·梅州調(diào)研)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多諺語的產(chǎn)生，如①無力不打鐵，無灰不種麥；②兩壟高粱一壟豆，高矮作物雙豐收；③犁地深一寸，等于上層糞；④天黃有雨，苗黃缺肥等。這些都是中國勞動人民在生產(chǎn)實踐中創(chuàng)造的一種特殊語言形式，它們體現(xiàn)了我國勞動人民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的智慧。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A.①中的“灰”主要是指無機鹽，常以離子的形式被小麥吸收
B.②中的“豆”能適應(yīng)弱光，是因為大豆植株中含有較少的葉綠體
C.③的主要原理是增加土壤中氧氣供應(yīng)能促進(jìn)植物對無機鹽的吸收
D.④“苗黃”的可能原因是鎂元素或氮元素缺乏導(dǎo)致的葉綠素含量降低
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“灰”通常指含有鉀、磷等元素的無機鹽，無機鹽常以離子形式被植物根系吸收，A項正確；大豆植株能適應(yīng)弱光，不是因為含有較少的葉綠體,而是其光合作用的調(diào)節(jié)機制適應(yīng)了弱光環(huán)境，B項錯誤；犁地深一寸，增加了土壤的透氣性,從而增加了土壤中氧氣供應(yīng)，這有利于植物根部細(xì)胞的有氧呼吸，為主動運輸吸收無機鹽提供更多能量，促進(jìn)植物對無機鹽的吸收，C項正確；氮元素和鎂元素都是葉綠素的組成元素，鎂元素或氮元素缺乏會導(dǎo)致葉綠素含量降低，從而使苗呈現(xiàn)黃色，D項正確。
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二、非選擇題
11.(2025·石家莊模擬)植物含葉綠體的細(xì)胞在光照下不但進(jìn)行CO2的同化，而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的反應(yīng)，稱為光呼吸。研究發(fā)現(xiàn)，光呼吸是由于O2競爭性地結(jié)合
卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶Rubisco造成的。
Rubisco的底物CO2與O2競爭同一活性
位點，互為抑制劑。該酶既能催化C5
與CO2反應(yīng)，完成光合作用；也能催化C5與O2反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)一系列變化后到線粒體中生成CO2。如圖表示葉肉細(xì)胞中有關(guān)代謝過程。
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(1)綠色植物細(xì)胞中能夠產(chǎn)生CO2的場所是_____________________
____________________。在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco所催化的反應(yīng)產(chǎn)物主要是_________。利用提取的Rubisco模擬光合作用暗反應(yīng)過程。構(gòu)建反應(yīng)體系時需加入的供能物質(zhì)有___________________。
(2)當(dāng)環(huán)境中CO2與O2含量比值_____________(填“偏高”或“偏低”)時，葉片容易發(fā)生光呼吸。已知溫度升高會降低細(xì)胞溶膠中氣體的溶解度，試分析溫度高于某一臨界值時，光呼吸迅速增加的原因是_______________________________________________________________________________________。
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)
C3(PGA)
ATP和NADPH
偏低
溫度高于臨界值時，細(xì)胞溶膠中CO2溶解度降幅大于O2，CO2/O2比值降低，更有利于光呼吸進(jìn)行
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(3)從光反應(yīng)和暗反應(yīng)物質(zhì)聯(lián)系的角度分析，高O2濃度條件下，短時間內(nèi)NADPH含量升高的原因是_______________________________
_______________________________________________________________________________________。
(4)過強的光照會導(dǎo)致光合作用光反應(yīng)產(chǎn)物過剩，對細(xì)胞造成傷害，分析圖中光呼吸過程，推測光呼吸存在的生理意義是__________
_________________________________________________________。
高O2濃度條件下，CO2固定能力減弱，生成的C3減少，C3的還原消耗的NADPH減少，NADPH生成量基本不變，相對含量升高
光呼吸消耗掉過剩的ATP和NADPH，減少對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷，是一種保護機制
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(1)綠色植物細(xì)胞可以進(jìn)行有氧呼吸、無氧呼吸(乙醇發(fā)酵)和光呼吸，有氧呼吸產(chǎn)生CO2的場所是線粒體基質(zhì)，乙醇發(fā)酵產(chǎn)生CO2的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，光呼吸產(chǎn)生CO2的場所是葉綠體基質(zhì)；由題干信息可知，Rubisco既能催化C5與CO2反應(yīng)，完成光合作用；也能催化C5與O2反應(yīng)，且底物CO2與O2競爭同一活性位點，互為抑制劑，在較高CO2濃度環(huán)境中，Rubisco所催化的反應(yīng)產(chǎn)物主要是C3(PGA)；ATP和NADPH用于暗反應(yīng)三碳化合物的還原，故利用提取的Rubisco模擬光合作用暗反應(yīng)過程。構(gòu)建反應(yīng)體系時需加入
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的供能物質(zhì)是ATP和NADPH。(2)植物含葉綠體的細(xì)胞在光照下不但進(jìn)行CO2的同化，而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的反應(yīng)，稱為光呼吸；當(dāng)環(huán)境中CO2與O2含量比值偏低時，葉片容易發(fā)生光呼吸。溫度高于臨界值時，細(xì)胞溶膠中CO2溶解度降幅大于O2，CO2/O2比值降低，更有利于光呼吸進(jìn)行。(3)高O2濃度條件下，CO2固定能力減弱，生成的C3減少，C3的還原消耗的NADPH減少，NADPH生成量基本不變，相對含量升高。(4)分析題意并結(jié)合題圖可知，光呼吸消耗掉過剩的ATP和NADPH，減少對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷，是一種保護機制。
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12.(科學(xué)探究)(2020·天津卷，T13)鬼箭錦雞兒(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的常見植物。科研人員分別模擬了溫室效應(yīng)加劇對兩種植物各自生長的影響。研究結(jié)果見圖。
[注]　相對生物量=單株干重/對照組(C1T1)單株干重。
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據(jù)圖回答下列問題:
(1)CO2濃度和溫度都會影響光合作用。植物通過光合作用將大氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物，同時將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中的化學(xué)能，體現(xiàn)了植物在生態(tài)系統(tǒng)_____________和_____________中的重要作用。
(2)本研究中，僅CO2濃度升高對兩種植物的影響分別為___________
____________，僅溫度升高對兩種植物的影響分別為_____________
_________________________。
物質(zhì)循環(huán)
能量流動
促進(jìn)兩種 植物生長　
抑制鬼箭錦雞兒生長，促進(jìn)紫羊茅生長
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(3)兩個實驗的C2T2組研究結(jié)果表明溫室效應(yīng)加劇對兩種植物各自生長的影響不同。科研人員據(jù)此推測，在群落水平，溫室效應(yīng)加劇可能會導(dǎo)致生活在同一高寒草甸中的這兩種植物比例發(fā)生改變。為驗證該推測是否成立，應(yīng)做進(jìn)一步實驗。請給出簡單的實驗設(shè)計思路:_______________________________________________________________________________。若推測成立，說明溫室效應(yīng)加劇可能影響群落_________的速度與方向。
將紫羊茅與鬼箭錦雞兒種在一起，比較溫室效應(yīng)加劇前后相對生物量的變化
演替
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(1)題干信息“植物通過光合作用將大氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物”體現(xiàn)了植物在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的重要作用；“將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物中的化學(xué)能”體現(xiàn)了植物在生態(tài)系統(tǒng)能量流動中的重要作用。(2)分析題圖，比較常溫條件下，常態(tài)CO2濃度和高CO2濃度條件下兩種植物的相對生物量可知，兩種植物在高CO2濃度條件下相對生物量均比在常態(tài)CO2濃度條件下高，由此可得出僅CO2濃度升高對兩種植物的影響均為促進(jìn)植物生長。比較常態(tài)CO2濃度條件下，常溫和高溫條件下兩種植物的相對生物量可知，鬼箭錦雞兒在高
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溫條件下的相對生物量比常溫條件下低，可知僅溫度升高會抑制鬼箭錦雞兒的生長，而紫羊茅在高溫條件下的相對生物量比常溫條件下高，可知僅溫度升高會促進(jìn)紫羊茅的生長。(3)分析題圖中的鬼箭錦雞兒實驗和紫羊茅實驗中C2T2組，會發(fā)現(xiàn)鬼箭錦雞兒實驗中的相對生物量與常態(tài)CO2濃度+常溫時的幾乎相同，紫羊茅實驗中的相對生物量卻顯著高于常態(tài)CO2濃度+常溫時的相對生物量。根據(jù)題中信息及高溫與高CO2濃度條件下植物相對生物量的有關(guān)分析可知，若要驗證溫室效應(yīng)加劇可能會導(dǎo)致生活在同一高寒草
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甸中的這兩種植物比例發(fā)生改變，則可將紫羊茅與鬼箭錦雞兒種在一起，通過升高CO2濃度和溫度，比較溫室效應(yīng)加劇前后兩種植物相對生物量的變化情況。若推測成立，說明溫室效應(yīng)加劇可能影響群落演替的速度與方向。
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